Question

2011年3月11日下午，日本宫城县发生里氏9.0级大地震，引发的海啸导致福岛核电站发生重大核事故．
（1）核电站中核燃料铀或钚在中子的撞击下，原子核发生分裂，产生钡、氙、碘、铯、锶等原子和一些粒子及射线，同时释放大量能量，这些能量可用于驱动汽轮机发电．
①从物质的变化上看，核变化与化学变化的相同点是都产生新物质；从原子的变化上看，核变化与化学变化的不同点是：在核变化中原子

本身发生了变化

；而在化学变化中原子

本身不变

．
②右图为元素周期表中钚元素的相关信息，下列说法正确的是

B

．
A．钚是非金属元素        B．钚原子核外有94个电子
C．钚元素的中子数94      D．钚的相对原子质量为244g
（2）右图为核电站爆炸事故模拟图．海啸使冷却水不能循环，核燃料产生的衰变热把水变成水蒸气，堆心中包裹核燃料的锆合金无法被冷却，暴露在水蒸气中，当温度超过1200℃时，锆（Zr）与水蒸气发生反应，生成氧化锆（ZrO₂）和氢气．大量的高温氢气进入厂房，与厂房内的空气接触发生了爆炸．
①锆（Zr）与水发生反应产生氢气的化学方程式为

Zr+2H₂O

高温  .

ZrO₂+2H₂

．
②进入厂房的氢气为什么发生的是爆炸，而不是平静燃烧？其原因是：

ABC

．
A．氢分子和氧分子大量接触反应   B．有限空间     C．反应放出大量的热
③我国石岛湾核电站将采用氦气代替水作冷却剂和热传输物质，这样做有什么优点？

氦气的化学性质稳定，不会和锆发生反应生成氢气

．

Answer 1

分析：（1）①由题意，“铀或钚在中子的撞击下，原子核发生分裂，产生钡、氙、碘、铯、锶等原子和一些粒子及射线，同时释放大量的能量”，可知核变化与化学变化的相同点和不同点．
②根据图中元素周期表可以获得的信息：原子序数、相对原子质量、元素符号、元素种类等，进行分析判断即可．
（2）①由题意“锆（Zr）与水蒸气发生反应，生成氧化锆（ZrO₂）和氢气”，则可知反应物和生成物，反应条件为高温，写出反应的化学方程式即可．
②根据气体发生爆炸的条件进行分析判断．
③石岛湾核电站将采用氦气代替水作冷却剂和热传输物质，注意考虑氦气的化学性质．

解答：解：（1）①由题意，“铀或钚在中子的撞击下，原子核发生分裂，产生钡、氙、碘、铯、锶等原子和一些粒子及射线，同时释放大量的能量”，可知核变化与化学变化的不同点为：核变化是原子发生了变化，而化学变化原子本身不变．
②由元素周期表中钚元素的相关信息，可知钚是金属元素；根据“原子序数=核电荷数=质子数=电子数”，可知其核外电子数为94；该原子的相对原子质量为244，根据相对原子质量=质子数+中子数，中子数=244-94=150；注意：相对原子质量的单位是“1”，而非“g”，故D说法错误；故B选项正确．
（2）①由题意“锆（Zr）与水蒸气发生反应，生成氧化锆（ZrO₂）和氢气”，反应的化学方程式为：Zr+2H₂O

高温  .

 ZrO₂+2H₂（水蒸汽为气态，故H₂右边没加“↑”）．
②可燃性气体或易燃物的粉尘在空气中的含量达到爆炸极限时，遇到明火发生剧烈燃烧，导致有限空间里气体的体积急剧膨胀，从而引起爆炸．氢气是可燃性气体，在有限空间内氢分子和氧分子大量接触反应放出大量的热，而引起爆炸；故选ABC．
③氦气属于稀有气体，氦气的化学性质稳定，不会和锆发生反应生成氢气，故采用氦气代替水作冷却剂和热传输物质更为安全．
故答案为：（1）①本身发生了变化；本身不变；②B；（2）①Zr+2H₂O

高温  .

 ZrO₂+2H₂；②ABC；③氦气的化学性质稳定，不会和锆发生反应生成氢气．

点评：本题难度不是很大，但综合性较强，考查同学们新信息获取、灵活运用所学化学知识（元素周期表一格的含义、化学变化的基本特征、化学方程式的书写等）综合分析和解决实际问题的能力．