Bài tập Phản ứng hạt nhân có đáp án
13 câu hỏi
Sự phát triển của hóa học thời cổ và trung đại có sự đóng góp quan trọng của các nhà gia kim thuật, những người có ước mơ biến thủy ngân (Hg, Z = 80) thành vàng (Au, Z = 79). Tất nhiên họ không thể thành công. Tuy nhiên ngày nay điều này đã trở thành sự thật nhờ sự biến đổi hạt nhân nguyên tử. Sự biến đổi hạt nhân nào sau đây mô tả quá trình này?
A. Loại đi một proton từ hạt nhân Hg.
B. Thêm một proton vào hạt nhân Hg.
Một nguyên tử nguyên tố thủy ngân (Hg, Z = 80) có 80 proton trong hạt nhân.
Một nguyên tử nguyên tố vàng (Au, Z = 79) có 79 proton trong hạt nhân.
Sự biến đổi hạt nhân bằng cách loại đi một proton từ hạt nhân Hg đã biến được thủy ngân thành vàng.
Qua thí nghiệm nghiên cứu thành phần tia bức xạ từ phóng xạ tự nhiên (Hình 2.1), hãy cho biết các dòng hạt α, β, γ mang điện tích dương, âm hay không mang điện.
Dòng hạt α (H24e) mang điện tích dương
Dòng hạt β (e−10) mang điện tích âm
Dòng hạt γ không nang điện
Vì sao hạt α có giá trị điện tích lớn gấp đôi hạt β nhưng lại bị lệch ít hơn trong cùng một trường điện?
Tia α bản chất là các hạt nhân của nguyên tử H24e có khối lượng lớn hơn nhiều so với tia β có bản chất là các electron. Nên dù điện tích có lớn hơn thì gia tốc của hạt là
a=Fm=|q|.Em của tia β cũng lớn hơn so với tia α nên trong điện trường nó bị lệch nhiều hơn.
Vì sao tia γ không bị lệch trong trường điện?
Tia γ không bị lệch trong trường điện vì tia γ không mang điện tích.
Nhận xét về tổng số khối và tổng điện tích trước và sau phản ứng.
Tổng số khối và tổng điện tích trước và sau phản ứng không thay đổi.
Nêu sự giống và khác nhau giữa phóng xạ tự nhiên và phóng xạ nhân tạo.
- Giống nhau: Đều là quá trình biến đổi hạt nhân nguyên tử đồng thời phát ra các tia bức xạ
- Khác nhau:
+ Phóng xạ tự nhiên: Là quá trình tự phát, không phụ thuộc vào tác động bên ngoài.
Sơ đồ tổng quát:
Hạt nhân mẹ → Hạt nhân con + Tia bức xạ
+ Phóng xạ nhân tạo: Là quá trình không tự phát, gây ra bởi tác động bên ngoài lên hạt nhân.
Sơ đồ tổng quát:
Tia bức xạ 1 + Hạt nhân 1 → [Hạt nhân trung gian] → Hạt nhân 2 + Tia bức xạ 2
Cho phản ứng hóa học C + O2 → CO2
Phản ứng hóa học trên khác các phản ứng phóng xạ tự nhiên và nhân tạo ở điểm nào?
- Phản ứng hóa học trên chỉ có sự biến đổi electron lớp vỏ của các nguyên tử nguyên tố.
Cụ thể: C0 + O02→ C+4O−22
Nguyên tử C nhường 4 electron, mỗi nguyên tử O nhận 2 electron.
- Các phản ứng phóng xạ tự nhiên và nhân tạo là sự biến đổi các proton trong hạt nhân nguyên tử
Cho phản ứng hạt nhân sau:
O816 → N716 + XZA
Xác định số khối, điện tích và tên gọi của hạt nhân XZA
Theo định luật bảo toàn số khối: 16 = 16 + A
⇒ A = 0
Theo định luật bảo toàn điện tích: 8 = 7 + Z
⇒ Z = 1
Vậy hạt nhân cần tìm có tên gọi là H (hydrogen) số khối A = 0, điện tích hạt nhân Z = 1
C2760O được dùng trong phương pháp xạ trị dựa theo phản ứng sau đây:
C2760O → N2860i + β + γ
Do nguồn bức xạ đặt ngoài cơ thể bệnh nhân nên tia xạ trị cần phải có khả năng đâm xuyên (khả năng đi xuyên qua lớp vật chất) lớn. Dựa vào bản chất của tia γ và β, em hãy dự đoán tác dụng xạ trị chính của C2760O khi đặt ngoài cơ thể bệnh nhân gây ra bởi tia γ hay β?
Tia γ có khả năng đâm xuyên lớn hơn tia β
⇒ Tác dụng xạ trị chính của C2760O khi đặt ngoài cơ thể bệnh nhân gây ra bởi tia γ
Xác định số khối và điện tích của hạt nhân X trong các quá trình sau:
a) N1122a → X?? + e+10
b) X?? → C1735l + e−10
c) N2863i → X?? + e−10
d) X?? → B49e + e+10
(e+10 là hạt positron, còn được kí hiệu là β+)
a) N1122a → X?? + e+10
Giả sử X có X
Theo định luật bảo toàn số khối: 22 = A + 0
⇒ A = 22
Theo định luật bảo toàn điện tích: 11 = Z + (+1)
⇒ Z = 10
Vậy hạt nhân X có số khối A = 22, điện tích hạt nhân Z = 10
b) X?? → C1735l + e−10
Giả sử X có X
Theo định luật bảo toàn số khối: A = 35 + 0
⇒ A = 35
Theo định luật bảo toàn điện tích: Z = 17 + (-1)
⇒ Z = 16
Vậy hạt nhân X có số khối A = 35, điện tích hạt nhân Z = 16
c) N2863i → X?? + e−10
Giả sử X có X
Theo định luật bảo toàn số khối: 63 = A + 0
⇒ A = 63
Theo định luật bảo toàn điện tích: 28 = Z + (-1)
⇒ Z = 29
Vậy hạt nhân X có số khối A = 63, điện tích hạt nhân Z = 29
d) X?? → B49e + e+10
Giả sử X có X
Theo định luật bảo toàn số khối: A = 9 + 0
⇒ A = 9
Theo định luật bảo toàn điện tích: Z = 4 + (+1)
⇒ Z = 5
Vậy hạt nhân X có số khối A = 9, điện tích hạt nhân Z = 5
Phân rã tự nhiên T90232h tạo ra đồng vị bền P82208b, đồng thời giải phóng một số hạt α và β. Xác định số hạt α và β cho quá trình phân rã một hạt nhân T90232h.
T90232h → P82208b + xH24e + ye−10
Theo định luật bảo toàn số khối: 232 = 208 + 4x + 0y (1)
Theo định luật bảo toàn điện tích: 90 = 82 + 2x + (-1)y (2)
Giải hệ hai phương trình (1) và (2) ta tìm được: x = 6, y = 4.
Vậy quá trình phân rã một hạt nhân T90232hgiải phóng ra 6 hạt α và 4 hạt β.
Cần đốt cháy bao nhiêu kg than đá chứa 80% C để tạo ra lượng nhiệt bằng năng lượng giải phóng ra khi 1 gam U92235 phân hạch. Biết khi phân hạch 1 mol U92235 tỏa ra năng lượng là 1,8.1010 kJ, đốt cháy hoàn toàn 1 mol C tỏa ra năng lượng 393,5 kJ.
1 mol U92235 tương ứng với 1.235 = 235 gam
Khi phân hạch 235 gam U92235 tỏa ra năng lượng là 1,8.1010 kJ
Khi phân hạch 1 gam U92235tỏa ra năng lượng là 1,8.1010235 kJ
Đốt cháy hoàn toàn 1 mol C tỏa ra năng lượng 393,5 kJ.
⇒ Đốt cháy hoàn toàn x mol C tỏa ra được năng lượng 1,8.1010235kJ
⇒ x = 1,8.1010235.393,5 mol
⇒ Khối lượng C cần dùng là 1,8.1010235.393,5.12 (gam)
⇒ Khối lượng than đá cần dùng là: 1,8.1010235.393,5.1210080 ≈ 2,92.106 gam ≈ 2920 kg
Một mảnh giấy lấy được từ một trong các “Cuộn sách Biển Chết” (gồm 981 bản ghi khác nhau được phát hiện tại 12 hang động ở phía đông hoang mạc Judaea), được xác định có 10,8 nguyên tử C614 bị phân rã trong 1 phút ứng với 1 gam carbon trong mảnh giấy (Hình 2.3).
Hãy tính tuổi của mảnh giấy (t) dựa theo phương trình: t=1k.lnA0At
Trong đó:
A0 được coi bằng số nguyên tử C614bị phân rã trong 1 phút với 1 gam carbon trong sinh vật sống, A0 = 13,6
At được coi bằng số nguyên tử C614bị phân rã trong 1 phút với 1 gam carbon trong mẫu vật nghiên cứu.
Hằng số k = 1,21 × 10-4 năm-1
Tuổi của mảnh giấy t=1k.lnA0At = 11,21.10−4ln13,610,8 ≈ 1905 năm