Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số khối A bằng nhau.. Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số prôton bằng nhau, số nơtron khác nhau.. Đồng vị là các nguyên
Trang 1VẬT LÍ HẠT NHÂN
I CẤU TẠO HẠT NHÂN, ĐỘ HỤT KHỐI, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT
1 Dạng 1:
a Cấu tạo hạt nhân:
−
−
−
27
19
27
1,67262.10 prôtôn
1,6.10 được tạo nên từ
1,67493.10 ( - ) nơtrôn
0 : không mang điện
p p A
Z
n p
Z
X
N A Z
q
b Đơn vị khối lượng nguyên tử (u): − =
1 1,66055.10
1,008665
p n
c Các cơng thức liên hệ:
+) Số mol:
=
; A: khối lượng mol(g/mol) hay số khối (u) : khối lượng
N: số hạt nhân nguyên tử
;
N 6,023.10 nguyên tử/mol
A A A
m
N
µ
µ
d Bán kính hạt nhân: R = 1,2.10− 15A m13( )
e Đờng vị : Những hạt nhân có cùng sớ proton (Z) nhưng khác nhau sớ notron (N) gọi là đờng vị
2 Bài tập:
Câu 1 Cho hạt nhân 10X
5 Hãy tìm phát biểu sai:
A Số nơtrơn: 5 B Số prơtơn: 5 C Số nuclơn: 10 D Điện tích hạt nhân: 6e
Câu 2 Các chất đồng vị là các nguyên tố cĩ
A cùng khối lượng nhưng khác điện tích hạt nhân B cùng số khối nhưng khác số nuclơn
C cùng điện tích hạt nhân nhưng khác số prơtơn D.cùng điện tích hạt nhân nhưng khác số nơtrơn
Câu 3 Số nguyên tử cĩ trong 2g 10Bo
A 4,05.1023 B 6,02.1023 C 1,50.1023 D 2,95.1023 E 3,96.1023
Câu 4 Số nguyên tử cĩ trong 1g Hêli (He = 4,003) là:
A 15,05.1023 B 35,96.1023 C 1,50.1023 D 3,96.1023
Câu 5 Phát biểu nào sau đây là đúng khi nĩi về cấu tạo của hạt nhân nguyên tử?
A Hạt nhân được cấu tạo từ các nuclơn
B Cĩ hai loại nuclơn là prơtơn và nơtron
C Số prơtơn trong hạt nhân đúng bằng số êlectron trong nguyên tử
D Cả A, B và C đều đúng
Câu 6 Phát biểu nào sau đây là sai khi nĩi về cấu tạo của hạt nhân nguyên tử?
A Prơtơn trong hạt nhân mang điện tích +e B Nơtron trong hạt nhân mang điện tích - e
C Tổng số các prơtơn và nơtron gọi là số khối D A hoặc B hoặc C sai
Câu 7 Phát biểu nào sau đây là đúng khi nĩi về khi nĩi về đồng vị?
A Các hạt nhân đồng vị cĩ cùng số Z nhưng khác nhau số A
B Các hạt nhân đồng vị cĩ cùng số A nhưng khác nhau số Z
C Các hạt nhân đồng vị cĩ cùng số nơtron
D A, B và C đều đúng
Câu 8 Phát biểu nào sau đây là đúng?
A Hạt nhân nguyên tử AX
Z được cấu tạo gồm Z nơtron và A prơton
Trang 2B Hạt nhân nguyên tử AX
Z được cấu tạo gồm Z prôton và A nơtron
C Hạt nhân nguyên tử AX
Z được cấu tạo gồm Z prôton và (A - Z) nơtron
D Hạt nhân nguyên tử AX
Z được cấu tạo gồm Z nơtron và (A + Z) prôton
Câu 9 Phát biểu nào sau đây là đúng?
A Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton
B Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các nơtron
C Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton và các nơtron
D Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton, nơtron và electron
Câu 10 Phát biểu nào sau đây là đúng?
A Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số khối A bằng nhau
B Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số prôton bằng nhau, số nơtron khác nhau
C Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số nơtron bằng nhau, số prôton khác nhau
D Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có khối lượng bằng nhau
Câu 11 Đơn vị khối lượng nguyên tử u là
A khối lượng của hạt nhân nguyên tử Hyđrô B khối lượng của một nguyên tử Hyđrô
C
12
1
khối lượng của một đồng vị Cacbon 12C
12
1 khối lượng hạt nhân của đồng vị Cacbon 12C
6
Câu 12 Hạt nhân 238U
92 có cấu tạo gồm:
A 238p và 92n; B 92p và 238n; C 238p và 146n; D 92p và 146n
DẠNG 2: XÁC ĐỊNH ĐỘ HỤT KHỐI, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT RIÊNG
1 Phương pháp:
+ Sử dụng công thức tính độ hụt khối: ∆m = m0 – m
Trong đó m0 = Zmp + Nmn = Zmp + (A-Z)mn là khối lượng các nuclôn , m là khối lượng hạt nhân X
+ Năng lượng liên kết Wlk = ∆m.c2 = (m0-m)c2
+ Năng lượng liên kết riêng (là năng lượng liên kết tính cho 1 nuclôn): ε = Wlk
A
+ Chuyển đổi đơn vị từ uc2 sang MeV: 1 uc2 = 931,5MeV
Lưu ý: * Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.
* H.nhân có số khối trong khoảng từ 50 đến 70, n.lượng liên kết riêng của chúng có giá trị lớn nhất vào khoảng 8,8 MeV/nu
2 Bài tập:
Bài 1 Khối lượng của hạt nhân 23290Th là mTh = 232,0381(u), biết khối lượng của nơtrôn là mn=1,0087 (u) khối lượng prôtôn là mp = 1,0073 (u) Độ hụt khối của hạt nhân 23290Th là
A 1,8543 (u) B 18,543 (u) C 185,43 (u) D 1854,3 (u)
Bài 2 Khối lượng của hạt nhân 10Be
4 là 10,0113 (u), khối lượng của nơtrôn là mn = 1,0086 (u) khối lượng prôtôn
là mp = 1,0072 (u) và 1u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân 10Be
4 là
A 64,332 (MeV) B 6,4332 (MeV) C 0,64332 (MeV) D 6,4332 (MeV)
Bài 3 Cho biết mp = 1,0073u ; mn = 1,0087u ; mD = 2,0136u ; 1u = 931 MeV/c2 Tìm năng lượng liên kết của nguyên tử Đơtêri 2H
1
Bài 4 Hạt nhân α (4He
2 ) có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023mol-1, 1u = 931MeV/c2 Các nuclon kết hợp với nhau tạo thành hạt α, năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1mol khí Heli là (mp = 1,0073u ; mn = 1,0087u)
A 2,7.1012J B 3,5.1012J C 2,7.1010J D 3,5.1010J
Bài 5 Biết khối lượng của các hạt nhân mC = 12,000u; mα = 4,0015u; mp = 1,0073u; mn = 1,0087u và 1u = 931MeV/c2 năng lượng cần thiết tối thiểu để chia hạt nhân 126Cthành ba hạt theo đơn vị Jun là
A 6,7.10-13J B 6,7.10-15J C 6,7.10-17J D 6,7.10-19J
Trang 3Bài 6 Khối lượng của hạt nhân 10Be
4 là 10,0113(u); khối lượng của proton là mp = 1 , 0073 ( u), khối lượng của nơ-tron là mn = 1 , 0087 ( u); cho uc2 ≈ 931 MeV Hãy trả lời các câu hỏi sau:
1- Độ hụt khối của hạt nhân 10Be
4 bằng bao nhiêu?
A 0,0613(u); B 0,0811(u); C 0,0910(u); D 0,0701(u).
2- Năng lượng liên kết của hạt nhân 10Be
4 bằng bao nhiêu?
A 65,2631 MeV; B 64,233 MeV; C 46,0627 MeV; D 32,1816 MeV
3- Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 10Be
4 bằng bao nhiêu?
A 16,3158 MeV; B 6,5263 MeV; C 4,0307 MeV; D 5,2845 MeV
Bài 7 Một khối lượng prôtôn là mp = 1,0073u ; khối lượng nơtrôn là mn = 1,0087u ; khối lượng hạt α là mα = 4,0015u ; 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng của 4He
2 là
A ≈ 28,4 MeV B ≈ 7,1 MeV C ≈ 1,3 MeV D ≈ 0,326 MeV
Bài 8 Hạt nhân bền vững nhất trong các hạt nhân U Cs Fe 4He
2
56 26
137 55
235
92 ; ; ; là hạt nhân
A 235U
2
Bài 9.Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối bằng nhau và số nuclôn của hạt nhân X lớn hơn số nuclôn của hạt
nhân Y thì
A hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X
B hạt nhân X bền vững hơn hạt nhân Y
C năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân bằng nhau
D năng lượng liên kết của hạt nhân X lớn hơn năng lượng liên kết của hạt nhân Y
Bài 10 Phạm vi tác dụng của lực tương tác mạnh trong hạt nhân là bao nhiêu:
A 13
10 cm−
Bài 11 Cho số Avôgađrô NA = 6,02.1023mol-1 Số hạt nhân nguyên tử có trong 100g Iot là:
A 3,952.1023 hạt B 4,595.1023 hạt C 4,952.1023hạt D 5,925.1023hạt
Bài 12 Biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023mol-1 và khối lượng hạt nhân xấp xĩ số khối của nó Số proton có trong 0,27g 1327Allà
A 6,826.1022 B 8,826.1022 C 9,826.1022 D 7,826.1022
II ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ, ĐỘ PHÓNG XẠ.
1 Số nguyên tử chất phóng xạ còn lại sau thời gian t
0.2 0.
t
t T
N N - N e-l
2 Số hạt nguyên tử bị phân rã bằng số hạt nhân con được tạo thành và bằng số hạt (α hoặc e - hoặc e + ) được tạo thành: N N0 N N0(1 e-l t)
-D
3 Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t
0.2 0.
t
t T
m m - m e-l
Trong đó: N0, m0 là số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu , T là chu kỳ bán rã, ln 2 0,693
l = =
là hằng số phóng xạ λ và T không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài mà chỉ phụ thuộc bản chất bên trong của chất phóng xạ
4 Khối lượng chất bị phân rã xạ sau thời gian t 0 0(1 t)
m m m m e-l
-D
5 Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã:
0
m
e m
l
-D
=
-6 Phần trăm chất phóng xạ còn lại :
0 2
t t T
m
e m
l
7 Khối lượng chất mới được tạo thành sau thời gian t : 1 1 1 0(1 t) 1 0(1 t)
N
-D
-Trong đó: A, A1 là số khối của chất phóng xạ ban đầu và của chất mới được tạo thành NA = 6,022.10-23 mol-1 là số Avôgađrô
Lưu ý: Trường hợp phóng xạ β+, β- thì A = A1 ⇒ m1 = ∆m
8 Độ phóng xạ H
Trang 4Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ, đo bằng số phân rã trong 1 giây
0.2 0.
t
t T
H H - H e-l l N
= = = H0 = λN0 là độ phóng xạ ban đầu
Đơn vị : Becơren (Bq) ; 1Bq = 1 phân rã/giây Curi (Ci) ; 1 Ci = 3,7.1010 Bq
Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) thì chu kỳ phóng xạ T phải đổi ra đơn vị giây (s)
9 Quy tắc dịch chuyển của sự phóng xạ
+ Phóng xạ α (4
2He): Z AX 24He A Z- 42Y
-+
®
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn và có số khối giảm 4 đơn vị
+ Phóng xạ β- (-01e): Z AX ®-01e + Z+A1Y
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối
Thực chất của phóng xạ β- là một hạt nơtrôn biến thành một hạt prôtôn, một hạt electrôn và một hạt nơtrinô:
n p e- v
®
Lưu ý: - Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ β- là hạt electrôn (e-)
- Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc của ánh
sáng và hầu như không tương tác với vật chất
+ Phóng xạ β+ (01e): Z AX ® +01e + Z-A1Y
So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối
Thực chất của phóng xạ β+ là một hạt prôtôn biến thành một hạt nơtrôn, một hạt pôzitrôn và một hạt nơtrinô:
p n e+ v
®
Lưu ý: Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ β+ là hạt pôzitrôn (e+)
+ Phóng xạ γ (hạt phôtôn)
Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng E1 chuyển xuống mức năng lượng E2 đồng thời phóng ra một phôtôn có năng lượnge hf hc E1 E2
l
-BÀI TẬP
1 Chọn câu đúng Trong quá trình phóng xạ của một chất, số hạt phóng xạ
A giảm theo thời gian B giảm theo đường hypebol
C không giảm D giảm theoquy luật hàm số mũ
2 Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân
A Chỉ phát ra bức xạ điện từ
B Tự phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành một hạt nhân khác
C Không tự phát ra các tia phóng xạ
D Phóng ra các tia phóng xạ, khi bị bắn phá bằng những hạt chuyển động nhanh
3 Phát biểu nào sau đây về tia anpha là không đúng ?
A Tia anpha thực chất là hạt nhân nguyên tử heli ( 42He )
B Khi di qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia anpha bị lêch về phía bản âm tụ điện
C Tia anpha phóng ra từ hạt nhân với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng
D Khi đi trong không khí, tia anpha làm ion hóa không khí và mất dần năng lượng
4 Trong phóng xạ β− hạt nhân Z AX biến đổi thành hạt nhân ''
A
ZYthì
A Z’ = ( Z + 1 ); A’ = A B Z’ = ( Z - 1 ); A’ = A
C Z’ = ( Z + 1 ); A’ = ( A – 1 ) D Z’ = ( Z - 1 ); A’ = ( A + 1 )
5 Liên hệ giữa hằng số phân rã λ và chu kỳ bán rã T là
A c ons t
T
T
T
T
λ =
6 Trong các phản ứng hạt nhân không có sự bảo toàn
A động năng B động lượng C năng lượng toàn phần D điện tích
7 Khi phóng xạ α , so với hạt nhân mẹ thì hạt nhân con ở vị trí nào ?
8 Hãy chọn câu đúng Hạt nhân 146C phóng xạ β− Hạt nhân con sinh ra là
Trang 59 Kết luận nào về bản chất của các tia phóng xạ dưới đây là không đúng?
A Tia α,β,γđều có chung bản chất là sóng điện từ có bước sóng khác nhau
B Tia α là dòng các hạt nhân nguyên tử
C Tia βlà dòng hạt mang điện
D Tia γ là sóng điện từ.
10 Trong các phân rã α, β− và γ hạt nhân bị phân rã mất nhiều năng lượng nhất xảy ra trong phân rã:
A γ
B β−
C α
D cả ba như nhau
11 Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A Tia α là dòng các hạt nhân của nguyên tử hêli 24He
B Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia α lệch về phía bản âm
C Tia α ion hóa không khí rất mạnh
D Tia α có khả năng đâm xuyên rất mạnh nên được chữa bệnh ung thư
12 Điều nào sau đây là sai khi nói về tia α
A bị lệch khi xuyên qua một điện trường hay từ trường B làm ion hóa chất khí
13 Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A Hạt β+và hạt β−có khối lượng bằng nhau
B Hạt β+và hạt β−được phóng ra từ cùng một đồng vị phóng xạ
C Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ hạt β+và hạt β−bị lệch về hai phía khác nhau
D hạt β+và hạt β−được phóng ra có vận tốc bằng nhau (gần bằng vận tốc ánh sáng)
14 Tia β− không có tính chất nào sau đây ?
A Mang điện tích âm B Có vận tốc lớn và đâm xuyên mạnh
C Bị lệch về bản âm khi xuyên qua tụ điện D Làm phát quang một số chất
15 Chỉ ra câu sai khi nói về tia γ
A Không mang điện tích B Có bản chất như tia X
C Có khả năng đâm xuyên rất lớn D Có vận tốc nhỏ hơn vận tốc ánh sáng
16 Bức xạ nào sau đây có bước sóng nhỏ nhất.
A Tia hồng ngoại B Tia X C Tia tử ngoại D Tia γ .
17 Chỉ ra câu sai trong các câu sau:
A Tia α gồm các hạt nhân của nguyên tử hêli
B Tia β+ gồm các hạt có cùng khối lượng với êlectron nhưng mang điện tích nguyên tố dương
C Tia β− là các êlectron nên không phải phóng ra từ hạt nhân
D Tia α bị lệch trong điện trường ít hơn tia β
18 Tính chất nào sau đây không phải là tính chất chung của các tia α , β, γ ?
A Có khả năng ion hóa B Bị lệch trong điện trường hoặc trong từ trường
C Có tác dụng lên phim ảnh D Có mang năng lượng
19 Các tia được sắp xếp theo khả năng xuyên thấu tăng dần khi ba tia này xuyên qua không khí là:
A α, β, γ B α , γ , β C β , γ , α D γ , β, α
20 Trong phóng xạ β+ , so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần hoàn thì hạt hạt nhân con có vị trí:
21 Trong phóng xạ β− , so với hạt nhân mẹ trong bảng hệ thống tuần hoàn thì hạt hạt nhân con có vị trí:
22 Trong phóng xạ β+hạt prôtôn biến đổi theo phương trình nào dưới đây?
A p→n+e+ +v B p→n+e+ C p→n+e− +v D n→p+e−
23 Hạt nhân nguyên tử của nguyên tố Z AX bị phân rã α kết quả xuất hiện hạt nhân nguyên tử:
A A Z−−22Y B A Z−−42Y C A−Z1Y D Z+A1Y
24 Nếu do phóng xạ, hạt nhân Z AX biến thành hạt nhân nguyên tử Z−A1Y thì hạt nhân Z AX đã bị phân rã
Trang 625 Nếu do phóng xạ, hạt nhân Z AX biến thành hạt nhân nguyên tử Z+A1Y thì hạt nhân Z AX đã bị phân rã
26 Đồng vị phóng xạ 1427Si chuyển thành 1327Al đã phóng ra:
27 Đồng vị 23492 Usau một chuỗi phóng xạ α và β− biến đổi thành 82206Pb Số phóng xa α và β− trong chuỗi là
A 7 phóng xạ α, 4 phóng xạ β− B 5 phóng xạ α, 5 phóng xạ β−
C 10 phóng xạ α, 8 phóng xạ β− D 16 phóng xạ α, 12 phóng xạ β−
28 Một nguồn phóng xạ có chu kỳ bán rã T và tại thời điểm ban đầu có N0 hạt nhân Sau các khoảng thời gian
T/2, 2T, 3T thì số hạt nhân còn lại lần lượt bằng:
A 0 , 0 0
N N N
B 0 , 0 0
2
N N N
C 0 , 0 0
2
N N N
D 0 , 0 0
N N N
29 Một lượng chất phóng xạ có khối lượng ban đầu m0 Sau 5 chu kì bán rã khối lượng chất pơhóng xạ còn lại là:
A m0/5 B m0/25 C m0/32 D m0/50
30 1124Na là chất phóng xạ β− với chu kì bán rã 15 h Ban đầu có một lượng 1124Na thì sau một khoảng thời gian bao nhiêu chất phóng xạ trên bị phân rã 75% ?
A 7 h B 15 h C 22 h D 30 h
31 Đồng vị côban 6027Co là chất phóng xạ β− với chu kì bán rã T = 5,33 năm Ban đầu một lượng Co có khối lượng m0 Sau một năm lượng Co trên bị phân rã bao nhiêu phần trăm ?
A 12,2% B 27,8% C 30,2% D 42,7%
32 Một lượng chất phóng xạ 86222Rn ban đầu có khối lượng 1mg Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Chu
kì bán rã của Rn là
A 4,0 ngày B 3,8 ngày C 3,5 ngày D 2,7 ngày
33 Một lượng chất phóng xạ 86222Rn ban đầu có khối lượng 1mg Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Độ phóng xạ của lượng Rn còn lại là
A 3,40.1011Bq B 3,88.1011Bq C 3,58.1011Bq D 5,03.1011Bq
34 Chất phóng xạ 21084 Po phát ra tia α và biến đổi thành 20682 Pb Chu kỳ bán rã của Po là 138 ngày Ban đầu có 100g Po thì sau bao lâu lượng Po chỉ còn 1g ?
A 917 ngày B 834 ngày C 653 ngày D 549 ngày
35 Chu kỳ bán rã của 6027CObằng 5 năm Sau 10 năm lượng 6027COcó khối lượng 1 gam sẽ còn lại:
36 Chu kỳ bán rã của một đồng vị phóng xạ là T Tại thời điểm ban đầu mẫu chứa N0 hạt nhân Sau khoảng thời gian 3T trong mẫu:
A còn lại 25%N0 hạt nhân B đã bị phân rã 25%N0 hạt nhân
C còn lại 12,5%N0 hạt nhân D đã bị phân rã 12,5%N0 hạt nhân
37 Chu kỳ bán rã của 3890Sr là 20 năm Sau 80 năm sô phần trăm hạt nhân chưa bị phân rã còn lại là:
38 Trong khoảng thời gian 4 giờ đã có 75% số hạt nhân ban đầu của một đồng vị phóng xạ phân rã Chu kỳ bán
rã của đồng vị này là:
39 Chất phóng xạ 2760Co phóng xạ γ có chu kỳ bán rã T = 5,7 năm Để độ phóng xạ H0 của nó giảm đi e lần (với Lne = 1) thì phải cần một khoảng thời gian là:
40 Trong nguồn phóng xạ 1532P với chu kỳ bán rã T = 14 ngày có 108 nguyên tử Bốn tuần lễ trước đó số nguyên
tử 1532Ptrong nguồn đó là:
A 1012 nguyên tử B 2.108 nguyên tử C 4.108 nguyên tử D 16.108 nguyên tử
41 Chất pháng xạ 13153I có chu kỳ bán rã là 8 ngày đêm Ban đầu có 1 g chất này thì sau một ngày đêm lượng chất
bị phân rã là:
Trang 742 Chất phóng xạ 13153 Icó chu kì bán rã 8 ngày đêm Ban đầu có 1,00 g chất này thì sau một ngày đêm còn lại bao nhiêu ?
A 0,92 g B 0,87 g C 0,78 g D 0,69 g
• Dữ kiện sau được dùng để trả lời các câu hỏi 47,48
Tại thời điểm ban đầu người ta có 1,2 g 22286Rn Radon là chất phóng xạ có chu kỳ T = 3,8 ngày
43 Sau khoảng thời gian t = 1,4 T, số nguyên tử 22286Rn còn lại là:
A N = 1, 29.1020 B N = 1, 23.1020 C N = 1, 23.1021 D N = 1,93.1021
44 Độ phóng xạ ban đầu của lượng Radon ở trên là:
A H0 = 6,868.1021Bq B H0 = 6,873.1015Bq
C H0 = 6,767.1021Bq D H0 = 6,767.1015Bq
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
I LÝ THUYẾT VỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
1 Phản ứng hạt nhân
+ Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân
+ Phản ứng hạt nhân thường được chia thành hai loại:
- Phản ứng tự phân rã một hạt nhân không bền vững thành các hạt khác: A → B + C
- Phản ứng trong đó các hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác:
A + B → C + D
2 Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân
1 Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A): A1 + A2 = A3 + A4
2 Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z): Z1 + Z2 = Z3 + Z4
3 Định luật bảo toàn động lượng: P rd = P rs hay p rA+ p rB = p rC+ p rD
4 Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần WT = WS
hay WđT + (mA+mB)c2 = WđS + (mC+mD)c2
(WđT ,WđS lần lượt là tổng động năng của các hạt nhân trước và sau phản ứng) Chú ý: - Năng lượng toàn phần của một hạt nhân 2 1 2
2
W = mc + mv
- Liên hệ giữa động lượng và động năng: p2 = 2mWđ hay Wđ =
2 2
P m
3 Năng lượng trong phản ứng hạt nhân
Gọi W là năng lượng của một phản ứng hạt nhân ta có W = (m0 – m)c2.Với m0 = mA + mB; m = mC + mD
+ Nếu m0 > m thì W > 0 phản ứng tỏa năng lượng
+ Nếu m0 < m thì W < 0 phản ứng thu năng lượng
Từ định luật bảo toàn năng lượng toàn phần ta suy ra: W = WđS – WđT = WđC + WđD – (WđA + WđB)
4 Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng
+ Phản ứng nhiệt hạch: Hai hạt nhân rất nhẹ (có số khối A < 10) như hiđrô, hêli, … kết hợp với nhau thành một hạt nhân nặng hơn
Ví dụ: 12H +13H → 24He +01n
+ Phản ứng phân hạch: Một hạt nhân nặng vỡ thành hai mãnh nhẹ hơn (có khối lượng cùng cỡ)
Ví dụ: 01n +23592U → 3894Sr +14054Xe + 201n
II CÁC DẠNG BÀI TẬP
1 Dạng 1: Xác định hạt nhân chưa biết, số hạt α,β
Phương pháp: Áp dụng các định luật bảo toàn điện tích và số khối nhớ một các hạt thường gặp như hạt α (4
2He); hạt β- (-01e); hạt β+ (10e), hạt nơ tron n (1n
0 ); hạt prton p (1H
1 )
2 Bài tập:
Trang 8Bài 1 Tìm hạt nhân X trong phản ứng sau: 105Bo + Z AX → + α 48Be
Bài 2 Trong phản ứng sau đây: n +23592U →4295Mo +13957La + 2 X + 7 β−, hạt X là
Bài 3 Urani 238 sau một loạt phóng xạ α biến thành hạt nhân chì Phương trình phản ứng là
−
+ +
→206 α β
82
238
92U Pb x y y có giá trị là
Bài 4 Sau bao nhiêu lần phóng xạ α và phóng xạ β- thì hạt nhân 232Th
90 biến đổi thành hạt nhân 208Pb
82 ?
A 4 lần phóng xạ α ; 6 lần phóng xạ β
-. B 6 lần phóng xạ α ; 8 lần phóng xạ β
-.
C 8 lần phóng xạ α ; 6 lần phóng xạ β
-. D 6 lần phóng xạ α ; 4 lần phóng xạ β
-. Bài 5 Cho phản ứng hạt nhân 199F + → p 168O X + , hạt X là hạt nhân nào sau đây ?
Bài 6 Cho phản ứng hạt nhân : 1737Cl X + →1837Ar n + hạt X là hạt nhân nào sau đây ?
A 1H
Bài 7 Trong dáy phóng xạ 23592X →20782Y có bao nhiêu hạt α và β- được phát ra ?
A 3 α và 4 β B 4 α và 7 β C 4 α và 8 β D 7 α và 4 β
Bài 8 Đồng vị 23492U sau một chuỗi phóng xạ α và β- biến đổi thành 20682Pb Số phóng xạ α và β- trong chuổi là
A 7 phóng xạ α và 4 phóng xạ β- B 5 phóng xạ α và 5 phóng xạ β
-C 10 phóng xạ α và 8 phóng xạ β- D 16 phóng xạ α và 12 phóng xạ β
-Bài 9 Hạt nhân 22688Ra biến đổi thành hạt nhân 22286Rn do phóng xạ
2 Dạng 2: Tìm năng lượng tỏa ra trong các phản ứng phân hạch, nhiệt hạch
Phương pháp:
Dùng công thức tính năng lượng trong phản ứng hạt nhân : W = (m0 – m)c2
+ Nếu m0 > m thì W > 0 phản ứng tỏa năng lượng
+ Nếu m0 < m thì W < 0 phản ứng thu năng lượng
Hoặc dùng các công thức : W ( = ∆ mC + ∆ mD− ∆ mA − ∆ m cB) 2
W W = lkC + WlkD − WlkA− WlkB
W = ε3 A3+ ε4 A4− ε1 A1− ε2 A2
W = WđC + WđD – (WđA + WđB)
Bài tập:
Bài 1: 01n +23592U →4295Mo +13957La + 201n + 7 β− là một phản ứng phân hạch của Urani 235 Cho biết mU =
234,99u; mLa = 138,87u; mMo = 94,88u; mn = 1.0087u Cho năng suất tỏa nhiệt của xăng là 46.106J/kg.Khối lượng của xăng cần dùng để có thể tỏa ra lượng nhiệt tương đương với sự phân hạch 1g Urani 235
Bài 2 Cho phản ứng hạt nhân: 2D
1 + T 4He
2
3
1 → +X Lấy độ hụt khối của hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He lần
lượt là 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u và 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng tỏa ra của phản ứng xấp xỉ bằng :
A 15,017 MeV B 17,498 MeV C 21,076 MeV D 200,025 MeV
Bài 3 Tìm năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân 234U
92 phóng xạ tia α và tạo thành đồng vị Thôri 230Th
90 Cho các nănglượng liên kết riêng của hạt α là 7,1 MeV, của 234U là 7,63 MeV, của 230Th là 7,7 MeV
Bài 4 Cho phản ứng hạt nhân sau: 12D +12D →24He +01n+ 3,25MeV Biết độ hụt khối ∆mD = 0,0024u và 1u = 931MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân 24Helà
A 7,7188MeV B 77,188 MeV C 771,88 MeV D 7,7188 eV
Trang 9Bài 5 Cho phản ứng hạt nhân: 21H +13H → 24He +01n+17,6MeV Tính năng lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2g Hêli
A 52,976.1023 MeV B 5,2976.1023 MeV C 2,012.1023 MeV D.2,012.1023 MeV
TRẮC NGHIỆM Câu 1 Chất phóng xạ 21084Po phát ra tia α và biến đổi thành 20682Pb Biết khối lượng của các hạt là mPb =
205,9744u; mPo = 209,9828u; mα = 4,0026u Năng lượng tỏa ra khi 10g Po phân rã hết là
A 2,2.1010 J; B 2,5.1010 J; C 2,7.1010 J; D 2,8.1010 J
Câu 2 Cho phản ứng 12H +13H → + α n+17,6MeV Biết số Avogadro là NA = 6,2.1023 Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1g khí Heeli là bao nhiêu?
A ∆E = 423,808.103 J B ∆E = 503,272.103 J
C ∆E = 423,808.109 J D ∆E = 503,272.109 J
Câu 3 Cho phản ứng hạt nhân 1737Cl p + → + n 1837Ar Khối lượng cac hạt nhân là m(Ar) = 36,956889u; m(Cl) = 36,956563u; m(n) = 1,008670u; 1u = 931Mev/c2 Năng lượng mà phản ứng này tỏa ra hoặc thu vào là bao nhiêu?
A.Toả ra 1,60132MeV B Thu vào 1,60132MeV
C Toả ra 2,562112.10-19J D Thu vào 2,562112.10-19J
Câu 4 Trong phản ứng vỡ hạt nhân U235 năng lượng trung bình tỏa ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV Khi
1kg U235 phân hạch hoàn toàn thì tỏa ra năng lượng là
A 8,21 1013J; B 4,11 1013J; C 5,25 1013J; D 6,23.1013 J
Câu 5 Phản ứng hạt nhân : 37Li +11H → + α α Biết m(Li) = 7,0144u; m(H) = 1,0073u; m(α) = 4,0015u; 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa ra trong phản ứng là
Câu 6 Cho phản ứng hạt nhân : 12D +32T →11H + α Biết m(H) = 1,0073u; m(D) = 2,0136u; m(T) = 3,0149u; m(α) = 4,0015u; 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa ra trong phản ứng là
Câu 7 Cho phản ứng hạt nhân : 36Li +21H → + α α Biết m(Li) = 6,0135u; m(D) = 2,0136u; m(α) = 4,0015u; 1u
= 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa ra trong phản ứng là
Câu 8 Cho phản ứng hạt nhân : 36Li +11H → 23He +24He Biết m(Li) = 6,0135u; m(H) = 1,0073u; m(α) = 4,0015u; m(He3) = 3,0096u1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa ra trong phản ứng là
Câu 9 Hạt nhân Titri (T) và Đơterri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh ra hạt α và hạt notron Cho biết độ hụt
khối lượng của T là ∆m(T) = 0,0087u, của hạt nhân ddowterri là ∆m(D) = 0,0024u, của hạt nhân X là ∆m(X) = 0,0305u; 1u = 931MeV/c2 Năng lượng tỏa ra từ phản ứng trên là
A ∆E = 18,0614MeV B ∆E = 38,7296MeV C ∆E = 18,0614J D ∆E = 38,7296J
Câu 10 Trong phản ứng vỡ hạt nhân U235, năng lượng trung bình tỏa ra khi phân chia một hạt nhân là 200MeV
Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu Urani phát ra công suất 500.000kW, hiệu suất 20% Lượng Urani mà nhà máy tiêu trụ trong một năm là
Câu 11 Trong một phản ứng tổng hợp Heli : 37Li +11H →24He +24He Biết m(Li) = 7,0144u; m(H) = 1,0073u; m(He4) = 4,0015u; 1u = 931,5MeV/c2 Nếu tổng hợp Heli từ 1g Liti thì năng lượng tỏa ra có thể đun sôi một lượng nước từ 00C là bao nhiêu Biết c = 4,19kJ/kg.K
A 4,25.105 kg; B 5,7 105kg; C 7,25 105kg; D 9,1 105kg
Trang 10Bài 4 Cho phản ứng hạt nhân: α +1327Al →1530P n + Khối lượng các hạt nhân là mα = 4,0015u; mAl = 26,97435u;
mP = 29,97005u; mn = 1,008670u, 1u = 931MeV/c2 Năng lượng mà phản ứng này tỏa ra hay thu vào là bao nhiêu?
A Toả ra 4,28MeV B Thu vào 2,72MeV
C Toả ra 4,28.10-13 J D Thu vào 2,72.10-13 J
Bài 5 Một hạt proton có động năng Kp = 1,8MeV đập vào hạt nhân 7Li
3 đứng yên, phản ứng sinh ra hai hạt α có cùng vận tốc và không sinh ra γ tia Cho mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 Phản ứng này thu hay tỏa bao nhiêu năng lượng?
C Toả ra 2,7855.10-19 J D Thu vào 2,7855.10-19 J
Dạng 3: ĐỘNG NĂNG VÀ VẬN TỐC CỦA CÁC HẠT
1 Phương pháp:
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: WT = WS
- W = WđS – WđT = WđC + WđD – (WđA + WđB)
(WđT ,WđS lần lượt là tổng động năng của các hạt nhân trước và sau phản ứng)
- Định luật bảo toàn động lượng: p r1+ p r2 = p r3+ p r4 với p mv r = r
- Liên hệ giữa động lượng và động năng: p2 = 2mWđ hay Wđ =
2 2
P m
2 Bài tập
Bài 1 Dùng hạt proton có động năng Kp = 2,69MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên thu được 2 α hạt có cùng động năng Cho mp = 1,0073u; mLi = 7,0144u; mα = 4,0015u; 1u = 931MeV/c2 Tính động năng và vận tốc của mỗi hạt α tạo thành
A 9,755 MeV ; 3,2.107m/s B.10,05 MeV ; 2,2 107m/s
C 10,05 MeV ; 3,2 107 m/s D 9,755.107 ; 2,2 107m/s
Bài 2 Cho phản ứng hạt nhân: Th Ra 4He 4 , 91 MeV
2
226 88
230
90 → + + Tính động năng của hạt Ra Biết ban đầu hạt Th đứng yên Lấy khối lượng gần đúng của các hạt nhân bằng đơn vị u gần đúng bằng số khối của chúng
Bài 3 Hạt đứng 226Ra
88 yên phân rã thành hạt α và hạt nhân X (không kèm theo tia γ) Biết năng lượng mà phản ứng tỏa ra là 3,6MeV và khối lượng các hạt nhân gần bằng số khối của chúng Tính động năng của hạt α và hạt nhân X
Bài 4 Dùng một proton có động năng Kp = 5,5meV bắn vào hạt nhân 8Be đứng yên Phản ứng tạo ra hạt nhân X
và hạt α Hạt α bay ra theo phương vuông góc với phương tới của hạt proton và có động năng 4MeV Tính động năng của hạt nhân X và năng lượng tỏa ra trong phản ứng này Lấy khối lượng của các hạt nhân gần bằng số khối của chúng
Bài 5 Cho proton có động năng 1,46MeV bắn phá hạt nhân 7Li
3 đang đứng yên, phản ứng sinh ra hai hạt α có cùng động năng Xác định góc hợp bởi hai hạt α sau phản ứng biết mp = 1,0073u; mLi = 7,0142u; mα = 4,0015u và 1u = 931,5MeV/c2
Bài 6 Hạt nhân 210Po
84 đứng yên, phóng xạ α chuyển thành hạt nhân X Chu kì bán rã của Po là t =138 ngày Mẫu
Po nguyên chất ban đầu có m0 = 2g
a Viết phương trình phóng xạ Tính thể tích khí khí He sinh ra ở đkc sau 276 ngày
b Tính năng lượng phản ứng tỏa ra khi lượng chất trên phóng xạ hết
c Tính động năng của hạt α
Cho mPo = 209,9828u ; mα= 4,0015u ; mX = 205,9744u
Bài 7 Hạt nhân 210Po
84 đứng yên, phóng xạ α chuyển thành hạt nhân APb
Z có kèm theo hạt photon Chu kì bán rã của Po là t =138 ngày
a Viết pt phản ứng, tìm A, Z
b Biết Kα = 6,18MeV Tính động năng của hạt nhân Pb