М.И. Афанасов, А.А. Абрамов, С.С. Бердоносов - Основы радиохимии и радиоэкологии (Сборник задач) (1133854), страница 11
Текст из файла (страница 11)
В начальный момент радионуклид Х* находился врастворе ВХ, скорость счета которого в каждой пробирке составляла по2000 имп/мин. Пробирки выдержали в термостате при 55С в течение 1, 2 и3 ч. За это время скорость счета ВХ* уменьшилась в пробирках 1, 2 и 3 до1130, 770 и 620 имп/мин, соответственно. Определить константу скоростиреакции гомогенного изотопного обмена, предполагая, что её кинетическоеуравнение имеет второй порядок.26.
В растворах происходит быстрый изотопный обмен 59Fe между ионамиFe2+ и Fe3+ за счет переноса электронов: 59FeCl2 + FeCl3 FeCl2 + 59FeCl3.Для определения некоторых кинетических характеристик этого процессабыло проведено три эксперимента. К 20 мл солянокислого 0,0001 моль/лраствора FeCl2, содержащего 59Fe общей активностью 10 кБк, прилили 10 мл0,0002 моль/л раствора FeCl3. Спустя 3 мин в первой пробирке провелиразделение участвующих в обмене соединений путем экстрагированияхлорида железа(III) в 5 мл изопропанола и измерили удельную активность(Ауд) органической фазы.
Аналогичные измерения удельной активностиэкстрагента во второй и третьей пробирках провели через 10 и 15 мин(таблица). Определите период полуобмена реакции изотопного обмена.t, минАуд, Бк/мл3410108181592627. Период полуобмена реакции XA + YA* XA* + YA при 293, 310 и323 К составляет 490, 115 и 42 мин, соответственно. Определите энергиюактивации процесса изотопного обмена в указанном диапазоне температур.28.
К 40 мл 0,04 моль/л раствора SnCl4 в 10 моль/л соляной кислоте,находящегося в термостате при 20С, добавили 10 мл 0,09 моль/лсолянокислого раствора SnCl2, содержащего радионуклид 113Sn, с удельнойскоростью счета 15000 имп/(минмл). Спустя некоторое время t отбирали по5 мл раствора смеси веществ, разделяли участвующие в обмене соединенияи определяли удельную скорость счета хлорида олова(IV) в анализируемойпробе It,Sn(IV). Опыт повторили при 35С. По приведенным в таблице даннымопределите периоды полуобмена реакции изотопного обмена и оцените еёэнергию активации.t, минIt,Sn(IV),имп/(минмл)20C35C3269580649098252128641458151005160929.
К 50 мл 0,05 моль/л раствора сульфата хрома(II), находящегося втермостате при 22С, прибавили равный объем 0,05 моль/л раствораперхлората хрома(III) в хлорной кислоте, содержащий 51Cr. Через 0, 1, 3, 6 и10 ч отбирали по 5 мл раствора смеси веществ, экстрагировали соединениехрома(III) и определяли его удельную регистрируемую активность(таблица).
Определить период полуобмена реакции. Результаты измеренияIt,Cr(III) приведены к одному времени.t, чIt,Cr(III), имп/минмл0200011953318316171810155030. Период полуобмена 131I между 2-иодбутаном и иодидом калия вспиртовом растворе при 298 К равен 770 мин. Определите периодполуобмена этой реакции при 330 К, если известно, что энергия активацияданной реакции 2-ого порядка в указанном температурном интервалесоставляет 80 кДж/моль и значение предэкспоненциального множителя вуравнении Аррениуса не меняется.31.
Константа скорости реакции обмена 82Br между бромэтаном и бромидомнатрия в спиртовом растворепри 30ºС равна 2,4104 л∙моль−1∙с−1.Определите константу скорости реакции при 55ºС, если известно, чтоэнергия активация данной реакции в указанном температурном интервалесоставляет 75 кДж/моль и значение предэкспоненциального множителя вуравнении Аррениуса не меняется.32. Проведено изучение изотопного обмена 1З1I между изо-С3Н7I и Nа1З1I в90%-ном этанольном растворе при концентрации каждого вещества 0,1моль/л и при температурах 40, 60 и 800С.
Периоды полуобмена 1/2оказались равны 6,27104, 6,88103 и 1,67103 с, соответственно. Вычислитеэнергию активации процесса.33. Установлено, что период полуобмена 204Tl между TlCl и TlCl3 в солянойкислоте (1,5 моль/л) уменьшается в 3,46 раза при повышении температурыот 20 до 35С. Оцените энергию активации процесса.34. При повышении температуры от 25ºС до 37ºС период полуобменареакции изотопного обмена первого порядка уменьшается в 3,8 раза.Оцените энергию активации этой реакции.35. Период полуобмена реакции изотопного обмена при 298 К равен 15,4 ч.Определите период полуобмена при 323 K, если в указанном диапазонетемператур энергия активации реакции равна 45440 Дж/моль.5336. Константы скорости реакции XA + YA* XA* + YA при 25 и 50Сравны 1,30104 и 1,16103 л/(мольс), соответственно.
Вычислитеконстанту скорости при 36ºС.37. С какой максимальной удельной активностью (МБк/моль) можноприготовить С2Н5131I с помощью изотопного обмена, если для егопроведения использовать 10 мл 0,01 моль/л спиртового раствор С2Н5I и 2мл раствора Na131I без носителя с удельной активностью 20 МБк/мл?38. Сколько миллилитров водного раствора Na131I без носителя с удельнойактивностью 10 МБк/мл необходимо внести в 50 мл 0,01 моль/л спиртовогораствора С3Н7I, чтобы путем изотопного обмена приготовить иодпропан сАуд.= 200 МБк /моль?39.
6,72 л (н.у.) дейтерия D2 ввели в реакцию с 3,36 л хлора. Продуктреакции растворили в 90 мл воды. Далее в раствор добавили 1,12 г магния.Каково молярное отношение протия и дейтерия в выделившемся газе?40. К 30 мл насыщенного при 25оС раствора сульфата калия, содержащего10 г кристаллов K2SO4, добавили 0,1 мл насыщенного раствора этой соли,содержащего радионуклид 35S с активностью 120 кБк. Суспензиюперемешивали 12 ч при той же температуре.
Активность 1 мл раствора,полученногопослеполногоотделениятвердыхчастиццентрифугированием, оказалась равна 146 Бк. Наступило лиравнораспределение серы-35 между раствором и кристаллами?Растворимость K2SO4 при 25оС равна 12,05 г на 100 г воды, плотностьнасыщенного при 25оС раствора 1,08 г/мл. Ответ подтвердите расчетами.41. Смешали 50 мл 0,05 моль/л спиртового раствора С3Н7Br, меченного 82Br,с объемной активностью 500 Бк/мл, и 20 мл 0,02 моль/л спиртовогораствора СaBr2, также меченного 82Br, с объемной активностью 250 Бк/мл.Смесь 36 ч выдерживали при температуре 40оС, пока не наступилоравнораспределение 82Br. Какова удельная активность (MБк/моль)полученного С3Н782Br? Постоянная распада 82Br = 5,304106 с1.42.
Ампулу объемом 20 см3 , в которой находился нерадиоактивный образецВаСО3 массой 0,58 г, заполнили СО2 (давление 122 кПа, температура 20оС).Углекислый газ содержал метку углерод-14; объемная радиоактивность газасоставляла 8 кБк/см3. Ампулу запаяли и 100 ч выдерживали при 400оС, азатем охладили до исходной температуры. Радиоактивность СО2 составила7,5 кБк/см3. Рассчитайте степень обмена и найдите удельнуюрадиоактивность (Бк/см3) СО2 при равнораспределении углерода-14 всистеме.5443. Изучен изотопный обмен атомами брома-82 в растворе междуСН3СНBrCOOH и LiBr при 22оС и при концентрации каждого из веществ,равной 0,333 моль/л. Исходная радиоактивность содержалась в LiBr, причемобъемная активность исходного 0,333 моль/л раствора составляла 8900Бк/мл.
Результаты измерений объемной активности раствора (It)СН3СН82BrCOOH, проведенных по истечении времени t с момента началаобмена, следующие:t, минIt, , Бк/мл107482519534024165027996031687033339036931003849Значения объемной активности растворов СН3СН82BrCOOH (с учетом фона)приведены к моменту времени, в который измеряли исходную объемнуюактивность растворов Li82Br. Определите период полуобмена τ½ и константускорости реакции изотопного обмена второго порядка.55Раздел V. МЕЖФАЗНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВАдсорбция и сокристаллизация1. В 50 мл разбавленной соляной кислоты растворили 8107 мольгидроксида циркония, меченного 95Zr, с активностью 12,5 ГБк.Предполагается, что адсорбированные ионы, содержащие один атомциркония, могут покрыть монослоем 25 см2 поверхности стекла, азанимаемая ионом площадь равна 2,51015 см2.
Как может изменитьсяудельная активность раствора за счет молекулярной адсорбции?2. В стеклянный стакан поместили 100 мл раствора оксалата циркония-95без носителя активностью 100 МБк. Площадь поверхности стенок стакана, скоторыми контактирует раствор, равна 80 см2, а площадь, которую занимаетна поверхности стекла одна гидратированная частица 95Zr, - 2,51015 см2.Площадь внутренней поверхности стакана, на которой могутадсорбироваться ионы циркония-95, составляет примерно 80%геометрической поверхности внутренних стенок стакана, контактирующих сраствором.
Какая доля радиоактивных атомов цирконий-95 окажетсяадсорбированнойнаповерхностистеклапослеустановленияадсорбционного равновесия?3. За счет адсорбции на стенках ампулы активность раствора XY* (безносителя) уменьшилась с 600 до 250 МБк. Какое минимальное количествоносителя XY необходимо внести в раствор, чтобы уменьшитьадсорбционные потери XY* до 1%.
Период полураспада Y* равен 192,541 ч.4. Определить, какая активность 95Zr (=1,25107 с1)может бытьадсорбирована силикагелем с удельной поверхностью 80 м2/г, еслимономолекулярный слой адсорбированных ионов занимает 40%поверхности, а площадь иона, содержащего один атом циркония наповерхности адсорбента, равна приблизительно 51015 см2.5.
В 50 мл 107 моль/л раствора Sr(NO3)2 внесли 1 мл раствора 89Sr(NO3)2(без носителя) с удельной активностью 47,7 МБк/мл. Определите активностьраствора после мономолекулярной адсорбции на стекле площадью 10 см 2.Площадь, занимаемую гидратированным ионом, принять равной 51019 м2.6. 15 мл раствора XY* (без носителя, период полураспада Y* = 2,2 года) сактивностью 120 МБк поместили в стеклянную ампулу. За счетмолекулярной адсорбции активность уменьшилась до 100 МБк. Определитекакой будет активность раствора, если в раствор без носителяпредварительно внести 0,5 мл 104 моль/л раствора соли XY.567. Оцените активность 57Co (Т½ = 250 дней), который может бытьадсорбирован 1 г адсорбента с удельной поверхностью 2 м2/г.Предполагается, что ионы кобальта могут покрыть монослоем 25%поверхности адсорбента, а занимаемая ионом площадь равна ~ 51015 см2.8.
100 мл раствора, содержащего радионуклид А* (А* = 2108 с1) безносителя, с удельной активностью 10 МБк/мл поместили в стеклянныйстакан. Предполагается, что молекулы А*В за счет молекулярной адсорбциимогут покрыть монослоем всю поверхность соприкосновения раствора состеклом (100 см2). Как изменится удельная активность раствора, еслиплощадь, занимаемая молекулой АВ, равна 1014 см2?9. В 15 мл насыщенного при 25оС водного раствора хлорида калия внесли1,45 г высокодисперсных кристаллов KCl и добавили 0,015 г хлоридарубидия, меченного рубидием-86.
В водном растворе при этой температурекоэффициент сокристаллизации D (отношение количества рубидия-86 в 1 госадка к его количеству в 1 г соли в растворе) RbCl с кристаллами KClравен 0,12. Внесенная в раствор активность 86Rb составила 8 МБк.Термодинамически равновесное распределение RbCl в системеустановилось после многократной перекристаллизации кристаллов KCl внасыщенном растворе (при 25оС в течение 4 суток). Какой стала при этомобщая радиоактивность твердой фазы? 1 мл насыщенного при 25 оС раствораKCl содержит 0,29 г соли.10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
