CHƯƠNG VII: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬDạng 1: Cấu tạo hạt nhân nguyên tử - năng lượng liên kết Câu 7.1: aTính số nguyên tử heli trong 1g nguyên tử Heli, số nguyên tử ôxi trong 1g khí cacbonic..
Trang 1CHƯƠNG VII: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
Dạng 1: Cấu tạo hạt nhân nguyên tử - năng lượng liên kết
Câu 7.1: a)Tính số nguyên tử heli trong 1g nguyên tử Heli, số nguyên tử ôxi trong 1g khí cacbonic.
b) Tính khối lượng của nguyên tử vàng 19779Au
Cho He = 4,003; O = 15,999; C = 12,011 (1,5044.1023 – 0,2737.1023 – 3,27.10-27kg)
Câu 7.2: Nitơ tự nhiên có khối lượng nguyên tử m = 14,00670u và gồm hai đồng vị chính là 147N có khối lượng nguyên tử bằng 14,00307u và 157N có khối lượng nguyên tử bằng 15,00011u Tính tỉ lệ phần trăm của hai đồng
vị ấy trong tự nhiên (99,64% - 0,36%)
Câu 7.3: Tính năng lượng liên kết của các hạt nhân:
a) Đơteri 12H, khối lượng 2,0136u
b) Liti 37Li, khối lượng 7,0160u
Cho biết mp = 1,0073u; mn = 1,0087; (2,234 MeV – 37,89 MeV)
Câu 7.4: Tính độ hụt khối của hạt nhân 126C, 49Be, 20280Hg
Biết hạt nhân của 49Be có khối lượng là 9,0122u; khối lượng nguyên tử 126C là 12,000u; khối lượng nguyên tử 202
80Hg là 201,970617u (0,0606u – 0.09893u – 1,712223u)
Câu 7.5: Năng lượng liên kết của 20
10Ne là 160,64 MeV Xác định khối lượng của nguyên tử 20
10Ne (19,992436)
Câu 7.6: So sánh mức độ bền vững của các cặp hạt nhân sau: 126C và 146C; 20
10Ne và 24He
Biết khối lượng hạt nhân 126C, 146C, 20
10Ne, 4
2He lần lượt là 11,9967u; 13,9999u; 19,986950u; 4,001506u
Câu 7.7: Xác định năng lượng cần thiết để bứt 1 nơtron ra khỏi hạt nhân của đồng vị 1123Na Cho khối lượng hạt nhân 1123Na là22,98977u (12,42 MeV)
Dạng 2: Hiện tượng phóng xạ tự nhiên
Câu 7.8: Ban đầu có 5g Actini 225
89Ac là chất phóng xạ với chu kỳ bán rã T = 10 ngày Tính:
a) Số nguyên tử ban đầu của Actini
b) Số nguyên tử còn lại sau 15 ngày
c) Độ phóng xạ của Actini sau 15 ngày (0,13338.1023 – 0,0473.1023 – 3,793.1015 Bq)
Câu 7.9: Chu kỳ bán rã của 222
86Rn là 3,83 ngày Một lượng chất phóng xạ 222
86Rn ban đầu có độ phóng xạ là H0 Sau bao lâu thì độ phóng xạ của chất này còn 12,5%? (11,49 ngày)
Câu 7.10: Ban đầu có 5g Radon 222
86Rn là chất phóng xạ có chu kỳ bán rã 3,8 ngày Tính số nguyên tử còn lại
sau thời gian 9,5 ngày (2,39.1021 nguyên tử)
Câu 7.11: Chu kỳ bán rã của một đồng vị phóng xạ là T = 120 năm Khối lượng ban đầu của đồng vị này là
10g Phần trăm khối lượng còn lại của đồng vị phóng xạ này sau 240 năm là bao nhiêu? (25%)
Câu 7.12: Một chất phóng xạ A có chu kỳ bán rã T = 360h Khi lấy ra sử dụng thì khối lượng chất phóng xạ A
còn lại chỉ bằng 1/32 khối lượng ban đầu Tính thòi gian từ lúc đầu có chất A đến khi lấy ra sử dụng (1800h)
Câu 7.13: Tính chu kỳ bán rã của Radon biết sau 2 ngày độ phóng xạ cảu nó giảm đi 1,44 lần (3,8 ngày) Câu 7.14: Có m0 = 1kg Coban 60C dùng trong y tế có chu kỳ bán rã T = 5,33 năm
a) Tính khối lượng của coban còn lại sau thời gian 10 năm
b) Tính độ phóng xạ ban đầu và sau 10 năm của coban
Cho 60C = 58,9 (0,1144.1017 Bq)
Câu 7.15: Tại thòi điểm t1, độ phóng xạ của 21084Po là H(t1) = 3,7.1010 Bq Tính khối lượng 21084Po phóng xạ tại
thời điểm t1 Chu kỳ bán rã của 21084Po là 138 ngày đêm (0,222 mg)
Câu 7.16: Tính tuổi của một cái tượng cổ bằng gỗ biết rằng độ phóng xạ của nó bằng 86% độ phóng xạ của một
mẫu gỗ cùng khối lượng và vừa mới chặt Biết chu kỳ bán rã của 14C là T = 5 730 năm (11 460 năm)
Câu 7.17: Cho biết hiện nay trong quặng urani thiên nhiên có 238U và 235U theo tỉ lệ số nguyên tử là 140:1 Giả
sử ở thời điểm hình thành trái đất tỉ lệ trên là 1:1; tính tuổi của Trái đất Chu ký bán rã của 238U là 4,5.109 năm
và của 235U là 7,13.108 năm (6,04.109 năm)
Trang 2Câu 7.18: Ban đầu có 5g Iridi 19277Ir là chất phóng xạ với chu kỳ bán rã là 75 ngày Tính:
a) số nguyên tử Iridi bị phân rã sau 1 giây
b) số nguyên tử Iridi còn lại sau 30 ngày (1,67.1015 – 1,19.1022)
Câu 7.19: Sau 2h độ phóng xạ của một chất giảm đi 4 lần.
a) Xác định λ và T của chất phóng xạ
b) Hỏi sau 3h độ phóng xạ của chất đó giảm bao nhiêu lần?
Câu 7.20: Để đo chu kỳ bán rã của một chất phóng xạ β- người ta dùng máy đếm xung Trong 1 phút đếm được 250 xung, nhưng 1 giờ sau khi sso lần thứ nhất chỉ đếm được 92 xung trong 1 phút Xác đinh hằng số phân rã và chu kỳ bán rã của chất phóng xạ (41,58 phút)
Câu 7.21: Urani 238U có chu kỳ bán rã 4,5.109 năm, phóng xạ 24He thành Thori 23490Th Hỏi sau 2 chu kỳ bán rã
có bao nhiêu gam 24He tạo thành? Biết ban đầu Urani có 23,8g (0,3g)
Câu 7.22: Hạt nhân 238U phân rã thành Pb206 với chu kỳ bán rã 4,47.109 năm Một khối đá được phát hiện có
chứa 46,97 mg U238 và 2,135 mg Pb206 Giả sử lúc khối đá mói hình thành không chứa nguyên tố chì và tất cả lượng chì có mặt trong đó đều là sản phẩm phân rã của U238 Tính tuổi của khối đá hiện nay (3.108 năm)
Câu 7.23: Urani U238 sau một loạt phóng xạ αvà β biến thành chì Phương trình phản ứng tổng hợp là 238
92U 206
82Pb + 824He + 6−01e Chu kỳ bán rã tổng hợp là T = 4,6.109 năm Giả sử một loại đá chỉ chứa Urani, không chứa chì Nếu hiện nay tỉ lệ các khối lượng của Urani và chì trong đá ấy là m(U)/m(Pb) = 37 thì tuổi của đá ấy là bao nhiêu?
Dạng 3: Phản ứng hạt nhân – Năng lượng trong phản ứng hạt nhân
Câu 7.24: Trong dãy phân rã phóng xạ 23592X → 20782Y có bao nhiêu hạt αvà β được phát ra Đó là hạt β- hay
β+?
Câu 7.25: Tính năng lượng tỏa ra trong qía trình phóng xạ αcủa 210
84Po Cho biết m(210
84Po ) = 209,98285u; m(
206
82Pb) =205,97440u; m(24He) = 4,00260u (5,45 MeV)
Câu 7.26: cho phản ứng hạt nhân 1123Na X + → 24α + 1020Ne
a) Hạt nhân X là gì?
b) Phản ứng đó tỏa hay thu năng lượng? Tính năng lượng đó Cho biết khối lượng của cá hạt
23
11Na = 22,983734u; 11H = 1,007276u; 24He = 4,001506u; 20
10Ne = 19,986950u (2,378 MeV)
Câu 7.27: Người ta dùng proton có động năng Kp = 1,6 MeV bắn vào hạt nhân đứng yên 37Li và thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng
a) Viết phương trình phản ứng
b) Tính động năng của mỗi hạt cho m(37Li) = 7,0144u (9,5 MeV)
Câu 7.28: Cho 2 phản ứng hạt nhân p + 1123Na → + X 1020Ne
1737Cl Y + → + n 3718Ar
a) Viết đầy đủ hai phản ứng trên, cho biết tên của hai hạt nhân X, Y
b) Tính độ lớn của năng lượng tỏa hoặc thu của hai phản ứng trên (tỏa 2,38 MeV – thu 1,60 MeV) Cho biết khối lượng của các hạt nhân 1737Cl = 36,956563u; 37
18Ar = 36,956889u; 1
0n = 1,008670u;
Câu 7.29: Trong thí nghiệm Rơ-dơ-pho, khi bắn phá hạt nhân 147N bằng hạt α, hạt nhân Nito bắt giữ hạt α
để tạo ra hạt nhân 189F không bền, hạt nhân này phân rã ngay tạo thành hạt nhân X và proton
a) Viết phương trình phản ứng hạt nhân
b) Phản ứng này tỏa hay thu năng lượng
c) Tính động năng của các hạt sinh ra và hạt α, biết rằng hai hạt sonh ra có cùng vận tốc
Cho biết khối lượng các hạt nhân 147N = 14,0031u; X = 16,9991u (0,35 – 1,56)
Trang 3Câu 7.30: Cho hạt α có động năng bằng 4 MeV bắn phá hạt nhân nhôm (27
13Al) đứng yên Sau phản ứng, hai hạt sinh Sau phản ứng hạt sinh ra là X và nơtron Hạt nơtron sinh ra có phương chuyển động vuông góc với phương chuyển động của các hạt α
a) Viết phương trình phản ứng hạt nhân nói trên Phản ứng này thu hay tỏa nhiệt?
b) Tính động năng của hạt nhân X và động năng của nơtron được sinh ra sau phản ứng Cho biết khối lượng của các hạt nhân: m(α)=4,0015u; m(Al)=26,974u; m(X)= 29,970u; m(n)=1,0087u
Câu 7.31: Phản ứng hạt nhân: 31T + → X 24He n + + 17,6 MeV (1)
a) Xác định hạt nhân X Viết đầy đủ phản ứng hạt nhân
b) Tính năng lượng tỏa ra từ phản ứng (1) khi tổng hợp đực 1g Heli (26,5.1023 MeV)
Câu 7.32: Sau khi được tăng tốc bởi máy xyclotron, hạt nhân của đơteri bắn vào hạt nhân của đồng vị 37Li tạo nên phản ứng hạt nhân thu được nơtron và 1 hạt nhân X
a) Viết phương trình phản ứng hạt nhân, tên của hạt nhân X
b) Tính năng lượng tỏa ra trong phản ứng
c) Tính tần số của hiệu điện thế xoay chiều đặt vào hai nửa của máy xyclotron, cho biết từ trường đều có cảm ứng từ B= 1,26T (14,21 MeV – 9,6.106Hz)
Cho m(p)=1,00728u; m(Li)=7,01823u; m(X)=8,00875u; m(n) = 1,00867u; m(H)2,01355u; 1u=931MeV/c2
Câu 7.33: Người ta dùng p bắn phá hạt nhân beri, hai hạt sinh ra là heli và X
a) Viết đầy đủ phản ứng hạt nhân
b) Biết rằng hạt nhân beri đứng yên, p có động năng WH= 5,45 MeV; heli vó vecto vận tốc vuông góc với vecto vận tốc của p và có động năng WHe=1 MeV Tính động năng của hạt X
c) Tính năng lượng do phản ứng tỏa ra (3,575- 2,126)
Câu 7.34: Động năng của hạt α bay ra khỏi hạt nhân nguyên tử 22688Ra trong sự phân rã phóng xạ bằng 4,78 MeV Cho 1u = 1,66055.10-27 kg
a) Viết phương trình phân rã hạt nhân
b) Tính vận tốc của hạt α
c) Tính năng lượng toàn phần tỏa ra khi hạt α đang bay (1,52.107 m/s- 4,87 )
Dạng 4: phản ứng phân hạch – phản ứng nhiệt hạch
Câu 7.35: Hạt nhân 23592U hấp thụ 1 hạt n sinh ra: x hạt α, y hạt β, một hạt 20882Pb và 4 hạt n Viết phương trình đầy đủ
Câu 7.36: Dùng n bắn phá hạt nhân 23592U thu được phản ứng sau: 235 95 139
92U n 42Mo 92La 2n 7β−
+ → + + +
Cho biết m(Mo)=94,88u; m(U)= 234,99u; m(La)= 138,87u; 1u = 931 MeV/c2
a) Tính năng lượng do 1 phân hạch tạo ra
b) Tính năng lượng do 1g 23592U tạo ra (5,518.1023)
Câu 7.37: Thực hiện phản ứng nhiệt hạch sau đây: 12H +13H → 24He n +
a) Tính năng lượng tỏa ra nếu có 1 kmol khí heli được tạo thành từ phản ứng trên
b) Năng lượng nói trên tương đương với lượng thuốc nổ TNT là bao nhiêu? Cho biết năng suất tỏa nhiệt của TNT là 4,1 kJ/kg (4,24.1011 kg)
Cho biết m(2H)= 2,0136u; m(3H)= 3,0160u; 1u = 931 MeV/c2
Câu 7.34: Biết độ hụt khối khi tạo thành các hạt nhân 12D, 31T, 24He lần lượt là ∆mD = 0,0024u; ∆mT = 0,0087u; ∆mHe = 0,0305u Hãy cho biết phản ứng 12H + 13H → 24He n + tỏa hay thu năng lượng? Tính độ lớn của năng lượng tỏa ra đó
Câu 7.35: Người ta muốn xây dựng một nhà máy điện có công suất 1920 MW Nếu là nhà máy điện nguyên tử
dùng U đã làm giàu ( chứa 25% U235) thì 1năm cần một khối lượng uảni bằng bao nhiêu? Biết 1 nguyên tử U235 khi phân hạch tỏa rat rung bình 200 MeV,và hiệu suất biến đổi năng lượng hạt nhân thành điện năng là 30% (9852kg U)