2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——應(yīng)用化學(xué)在核能利用中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。）1.核能的利用主要基于重核（如鈾-235、钚-239）的什么過(guò)程？A.化學(xué)鍵的斷裂與形成B.核外電子的躍遷C.核內(nèi)部的裂變或聚變D.原子間的離子化2.在核燃料鈾的提取過(guò)程中，離子交換法是一種常用的技術(shù)。其原理主要是利用了鈾離子與樹(shù)脂或無(wú)機(jī)交換劑上的什么相互作用？A.共價(jià)鍵B.離子鍵C.氫鍵D.離子交換3.放射性同位素示蹤技術(shù)在研究核反應(yīng)堆水化學(xué)過(guò)程中有何應(yīng)用？A.直接測(cè)量反應(yīng)堆功率B.研究離子在多孔介質(zhì)中的遷移路徑和速率C.計(jì)算核燃料的燃燒效率D.控制反應(yīng)堆的冷卻劑流量4.核反應(yīng)堆常用石墨作為慢化劑，主要是利用了石墨的什么物理性質(zhì)？A.高熔點(diǎn)B.高導(dǎo)電性C.對(duì)中子的巨大吸收截面和適中的快中子生成率D.良好的耐腐蝕性5.處理核反應(yīng)堆一回路冷卻劑中的腐蝕產(chǎn)物時(shí)，常采用氫氧化鈉溶液進(jìn)行化學(xué)清洗。其主要目的是去除什么物質(zhì)？A.氧氣B.氦氣C.鐵的氧化物和銅的沉淀物D.中子6.在核廢料處理中，選擇玻璃或陶瓷材料進(jìn)行固化，主要是利用了它們的什么特性？A.易于加工B.良好的導(dǎo)電性C.長(zhǎng)期化學(xué)穩(wěn)定性和對(duì)放射性核素的包容性D.高導(dǎo)熱性7.輻射防護(hù)中通常采用時(shí)間、距離、屏蔽這三種基本原則。增加與輻射源的距離主要是為了減少受到的輻射強(qiáng)度，這是基于什么物理定律？A.道爾頓定律B.洛倫茲力定律C.比爾-朗伯定律D.庫(kù)侖定律8.下列哪種分析方法最適合直接測(cè)定樣品中痕量放射性核素的活度？A.原子吸收光譜法B.X射線衍射法C.液體閃爍計(jì)數(shù)法D.紫外-可見(jiàn)分光光度法9.核能應(yīng)用中產(chǎn)生的放射性廢液通常需要經(jīng)過(guò)什么處理才能排放？A.直接稀釋后排放B.離心分離去除固體顆粒C.通過(guò)離子交換樹(shù)脂去除放射性離子D.使用電導(dǎo)率儀調(diào)節(jié)pH值10.同位素氫（氚）可用于制造核聚變?nèi)剂?，其化學(xué)性質(zhì)與普通氫（氕）非常相似，但在核性質(zhì)上有顯著區(qū)別。這體現(xiàn)了同位素的什么特性？A.化學(xué)性質(zhì)相同，物理性質(zhì)不同B.化學(xué)性質(zhì)不同，物理性質(zhì)相同C.化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)都相同D.化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)都不同二、填空題（每空2分，共20分。）1.放射性衰變的基本類(lèi)型包括α衰變、β衰變和__________衰變。2.從礦石中提取鈾通常首先需要將其轉(zhuǎn)化為可溶性的__________鹽，然后通過(guò)化學(xué)方法分離純化。3.核反應(yīng)堆的冷卻劑除了要求良好的熱導(dǎo)率外，還必須具有良好的__________和__________。4.輻射對(duì)生物體的損傷主要是通過(guò)電離作用破壞細(xì)胞內(nèi)的__________和蛋白質(zhì)。5.在核廢料固化過(guò)程中，選擇合適的__________對(duì)于確保長(zhǎng)期安全儲(chǔ)存至關(guān)重要。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分。）1.簡(jiǎn)述溶劑萃取法在核燃料后處理中分離鈾和钚的基本原理。2.解釋什么是“慢化劑”在核反應(yīng)堆中的作用。3.簡(jiǎn)述核輻射防護(hù)中“時(shí)間”和“距離”原則的具體含義。四、計(jì)算題（共15分。）1.某放射性核素樣品的活度為5.0×10?Bq，該核素的半衰期為10天。計(jì)算：(1)3天后該樣品的活度是多少？（5分）(2)該核素經(jīng)過(guò)多少天后，其活度降為原始活度的1/16？（5分）(3)如果將該樣品放置在距離表面1米處，估算1米處的表面輻射劑量率（假設(shè)為點(diǎn)源輻射，不考慮衰減和吸收，單位僅為數(shù)量級(jí)概念說(shuō)明即可，具體計(jì)算公式無(wú)需寫(xiě)出）。（5分）五、論述題（10分。）結(jié)合應(yīng)用化學(xué)的知識(shí)，論述在核燃料循環(huán)過(guò)程中，化學(xué)分離純化技術(shù)的重要性及其面臨的主要挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.B4.C5.C6.C7.C8.C9.C10.A二、填空題1.γ2.硝酸鈾3.抗腐蝕性，中子輻照穩(wěn)定性4.DNA（或遺傳物質(zhì)）5.固化基質(zhì)（或容器材料）三、簡(jiǎn)答題1.溶劑萃取法利用兩種互不相溶的溶劑將目標(biāo)放射性離子（如鈾離子UO?2?）與溶液中的其他雜質(zhì)離子進(jìn)行分離。通常向含有目標(biāo)離子的水相中加入一種有機(jī)萃取劑，該萃取劑能選擇性地與目標(biāo)離子形成可溶于有機(jī)相的絡(luò)合物，從而將目標(biāo)離子萃取到有機(jī)相中，而雜質(zhì)離子則留在水相。通過(guò)改變條件（如pH值、添加劑）或反萃取，可以從有機(jī)相中分離出純化的目標(biāo)物質(zhì)。2.慢化劑是核反應(yīng)堆中用于將快中子減速到熱中子能量的物質(zhì)。核裂變產(chǎn)生的中子速度非?？欤熘凶樱鵁嶂凶痈菀妆涣炎?nèi)剂希ㄈ玮?235）吸收發(fā)生鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。慢化劑通過(guò)中子與原子核的彈性碰撞來(lái)減少中子的動(dòng)能。常用的慢化劑有石墨、重水、輕水等，它們具有合適的原子質(zhì)量以有效減速中子，同時(shí)對(duì)中子的吸收截面較小。3.“時(shí)間”原則是指減少暴露在輻射源附近的時(shí)間可以顯著降低接受的輻射劑量。輻射劑量與接觸輻射的時(shí)間成正比，因此縮短接觸時(shí)間就能減少劑量?！熬嚯x”原則是指增加與輻射源的距離可以減少受到的輻射強(qiáng)度。根據(jù)比爾-朗伯定律或點(diǎn)源輻射公式，輻射強(qiáng)度與距離的平方成反比，因此增大距離能使輻射強(qiáng)度迅速衰減。四、計(jì)算題1.(1)活度衰減遵循指數(shù)規(guī)律，公式為A=A?e^(-λt)，其中λ=ln(2)/T?。3天后的活度為5.0×10?Bq×e^(-ln(2)/10天×3天)≈3.2×10?Bq。(2)活度降為1/16意味著經(jīng)過(guò)了4個(gè)半衰期，即10天/半衰期×4半衰期=40天。(3)輻射劑量率與活度成正比，與距離平方成反比。1米處的劑量率約為5.0×10?Bq/(1m)2≈5.0×101?Bq/m2（僅為示意數(shù)量級(jí)，實(shí)際需考慮單位換算和具體核素特性）。五、論述題化學(xué)分離純化技術(shù)在核燃料循環(huán)中至關(guān)重要。在核燃料前處理中，需要從礦石中高效提取鈾，并與其他元素（如釷、鉛、鎘等）分離；在核燃料后處理中，需要將乏燃料中的鈾、钚與長(zhǎng)壽命的次錒系元素（如镎、鋦等）和裂變產(chǎn)物分離，以便回收有用的核燃料（鈾、钚）并妥善處置高放廢料。這些分離過(guò)程通?；陔x子交換、溶劑萃取、沉淀、色譜等化學(xué)方法，對(duì)操作的精確性、選擇性、效率和經(jīng)濟(jì)性要求極高。主要挑戰(zhàn)包括：目標(biāo)核素與雜質(zhì)核素化學(xué)性質(zhì)相似，分離選擇性要求極高；需要處