Chemistry Labs

国际化学奥林匹克 · 2023年

题目

  1. 第 1 题分子成像是医学诊断的有力工具。核同质异能素 99mTc^{99m}\ce{Tc}(m = 亚稳态)是优良的γ发射体(t1/2=6.015t_{1/2} = 6.015 h),由锝发生器中母核素的β−衰变以 [99mTcOX4]−[^{99m}\ce{TcO4}]^- 形式获得。(a) 在 A→X99mX2299mTc+B\ce{A -> ^{99m}Tc + B} 中确定母核素A和发射粒子B。(b) 99mTc^{99m}\ce{Tc} 发生器洗脱液的活度为12.5 GBq(1 GBq = 10910^{9} 次衰变/秒)。计算其中 99mTc^{99m}\ce{Tc} 的物质的量。(c) 标准成像约向患者施用200 MBq。假设活度不因排泄而损失,计算患者须等待多少小时活度才降至初始值的1%以下。解答: 1
  2. 第 5 题炼厂用加氢脱硫(HDS)脱除燃料中的硫,催化剂通常为 SiOX2\ce{SiO2} 负载的 MoSX2\ce{MoS2}。气–固界面的同位素交换只交换表面原子。实验研究 MoSX2/SiOX2\ce{MoS2/SiO2} 催化剂(mcat=1.2350m_{\text{cat}} = 1.2350 g,Mo质量分数 wMo=4.280%w_{\ce{Mo}} = 4.280\%,初始只含 32^{32}S)与气态 HX2X34X2234S\ce{H2^{34}S} 在流动反应器中的交换(p=1.00p = 1.00 bar,流量 v=20.0v = 20.0 mL min−1^{-1},T=23.0T = 23.0 °C,φ(HX2X34X2234S)=1.00%\varphi(\ce{H2^{34}S}) = 1.00\%,同位素纯度 α=99.95\alpha = 99.95 mol%)。t=10.0t = 10.0 min 后,收集气体中硫原子的 34^{34}S 分数为 γ=87.3\gamma = 87.3 mol%。(a) 计算被交换的(表面)硫原子物质的量 n(S)surfacen(\mathrm{S})_{\text{surface}}(mol)。(b) 假设 MoSX2\ce{MoS2} 为均匀球形颗粒,密度 ρ=5.06\rho = 5.06 g cm−3^{-3},每个原子占据表面面积 AS=3.00×10−19A_S = 3.00\times 10^{-19} m²(S)、AMo=5.00×10−19A_{\ce{Mo}} = 5.00\times 10^{-19} m²(Mo),且每个 MoSX2\ce{MoS2} 单元只有一半暴露在表面,求颗粒半径 RR(nm)(M(MoSX2)=160.07M(\ce{MoS2}) = 160.07,M(Mo)=95.95M(\ce{Mo}) = 95.95 g mol−1^{-1})。解答: 1