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化学反应原理的“侦察兵”--放射性同位素

※基本信息※
- 资料类型：教(学)案
- 教材版本：不限
- 适用学校：不限
- 所需点数：1点
- 资料来源：收集
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- 更新时间：2010-03-28 21:02:02
- 上传时间：2010-03-28 21:02:25
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※资料简介※
化学反应原理“侦察兵”——放射性同位素

同位素示踪法所利用的放射性核素，与自然界存在的相应普通核素化学性质是相同的，只是能够不断地放出特征射线。因此，可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素标记的化合物，用核探测器追踪它的位置，就可让化学变化原理“原形毕露”。

一、“侦查”氧化还原原理

例1．下列反应或转化中同位素示踪表示正确的是（   ）

  A．2Na₂¹⁸O₂ + 2H₂O == 4Na^l8OH + O₂↑

B．2KMnO₄ + 5H₂¹⁸O₂ + 3H₂SO₄ == K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5¹⁸O₂↑+ 8H₂O

  C．NaH+D₂O==NaOD+HD↑

D．K³⁷ClO₃ + 6HCl == K³⁷Cl + 3Cl₂↑+ 3H₂O

解析：Na₂O₂与H₂O反应的机理是歧化反应，Na₂O₂中-1价的O，分别生成-2价和0价，所以正确的方程式为2Na₂¹⁸O₂+2H₂O====2Na¹⁸OH+2NaOH+¹⁸O₂。

KMnO₄具有强氧化性，Mn元素化合价共降低了10价；H₂¹⁸O₂的-1价O具有还原性，化合价共升高了10价，符合氧化还原原理，B正确。

根据氧化还原反应原理，是+1价的D和-1价的H发生归中反应，所以C正确。D也是归中反应，KCl中的Cl原子来自HCl，所以正确的方程式为K³⁷ClO₃+6HCl＝KC1+Cl¹⁷C1↑+2Cl₂+3H₂O。正确答案为B、C。

二、“侦查”水解反应原理

例2．NH₄Cl溶于重水(D₂O)生成一水合氨和水合离子的化学式为    （     ）

A．NH₃·D₂O和HD₂O⁺      B．NH₃·HDO和D₃O⁺

C．NH₂D·D₂O和DH₂O⁺     D．NH₂D·HDO和D₃O⁺

解析：NH₄Cl水解的方式是“阴阳匹配”，实质是NH₄⁺与重水电离出的OD^-结合生成一水合氨，即：D₂O D⁺+ OD^-，NH₄⁺+ OD^- NH₃·HDO，D⁺再与D₂O结合生成D₃O⁺，选B。

三、“侦查”可逆反应原理

例3．向平衡体系2SO₂＋O₂ 2SO₃中加入¹⁸O₂，待重新平衡后，¹⁸O存在于(    )

A．O₂中    B．SO₂中    C．SO₃中    D．SO₂、O₂、SO₃中

解析：本题考查对化学平衡特点的认识。因为化学平衡是动态平衡，加入¹⁸O₂后，¹⁸O₂与SO_２反应生成的SO_３中含有¹⁸O原子，同时含¹⁸O的SO_３分解生成的SO_２和O_２中都可能含有¹⁸O原子。答案：D。

四、“侦查”溶解结晶平衡原理

例4．将一小块具有规则形状的胆矾晶体投入某温度下的饱和硫酸铜溶液中，甲、乙同学都观察到晶体未发生变化。甲同学认为，根据现象说明未发生晶体的溶解和结晶。乙同学认为，虽然未观察到晶体的变化，但存在溶解和结晶的动态平衡。你同意哪一位同学的分析?请设计实验证明。

解析：同意乙同学的分析。平衡状态是正反应速率和逆反应速率相等的动态平衡，并非化学反应的终止，可借助示踪原子证明：将有规则形状的CuSO₄·H₂¹⁸O晶体投入到饱和硫酸铜溶液中，若在饱和溶液中检测到有¹⁸O存在，则证明存在溶解结晶的动态平衡。

五、“侦查”有机反应原理

例5．乙酸跟乙醇在浓硫酸存在并加热和条件下发生的酯化反应（反应A），其逆反应是水解反应（反应B）。反应可能经历了生成中间体（Ⅰ）这一
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