* Biến đổi các hạt nhân. * Biến đổi các nguyên tố. * Không bảo toàn khối lượng nghỉ. Tổng đại số các điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm.[r]
(1)1 Định nghĩa
Phản ứng hạt nhân trình biến đổi hạt nhân dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác
X1 + X2 → X3 + X4
trong X1, X2 hạt tương tác, cịn X3, X4 hạt sản phẩm
Nhận xét: Sự phóng xạ: A→ B + C dạng phản ứng hạt nhân, A hạt nhân mẹ, B hạt nhân C hạt α β
Một số dạng phản ứng hạt nhân:
a Phản ứng hạt nhân tự phát
- Là trình tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt nhân khác
b Phản ứng hạt nhân kích thích
- Quá trình hạt nhân tương tác với tạo hạt nhân khác
c Đặc điểm phản ứng hạt nhân:
* Biến đổi hạt nhân * Biến đổi nguyên tố
* Khơng bảo tồn khối lượng nghỉ
2 Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Xét phản ứng hạt nhân:
4 3 2
1X X X X
A Z A Z A Z A
Z
a) Định luật bảo tồn điện tích
Tổng đại số điện tích hạt tương tác tổng đại số điện tích hạt sản phẩm Tức là: Z1 + Z2 = Z3 + Z4
b) Bảo tồn số nuclơn (bảo tồn số A)
Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclôn hạt tương tác tổng số nuclôn hạt sản phẩm Tức là: A1 + A2 = A3 + A4
c) Bảo toàn động lượng
Trong phản ứng hạt nhân động lượng hạt trước sau phản ứng Tức p1 p2 p3 p4 m1v1m2v2 m3v3m4v4
d) Bảo toàn lượng toàn phần
Trong phản ứng hạt nhân lượng tồn phần trước sau phản ứng Năng lượng toàn phần gồm động lượng nghỉ nên ta có biểu thức định luật bảo tồn lượng toàn phần:
4 3 2 1 2 2 X X X X X X X
X c K m c K m c K m c K
m
Chú ý: Từ cơng thức tính động lượng động ta có hệ thức liên hệ động lượng động năng
K m p mv m p mv K v m p mv K mv p 2 2 2
2
(2)Ví dụ 1: Xác định X phản ứng hạt nhân sau a) 105BoX 48Be
b) 199F pX168O
c) n23592U4295Mo13957La2X 7
Ví dụ 2: Cho phản ứng y x Pb U 20682 235
92
Xác định x y Đ/s: x = y =
Ví dụ 3: Sau phóng xạ α β 23292U20682Pb Đ/s: phóng xạ anpha phóng xạ beta
Ví dụ 4: Tìm hạt nhân X phản ứng hạt nhân sau: Bo ZAX Be 10
5
A 31T B 21D C 1n
0 D p
1 Giải: Xác định hạt α có Z= ? A= ? α ≡ 42He
áp dụng định luật bảo tồn số khối điện tích
Khi suy : X có điện tích Z = 2+ – =1 số khối A = + – 10 = Vậy X hạt nhân 21Dđồng vị phóng xạ H → Chọn đáp án B
Ví dụ 5: Trong phản ứng sau : n + 23592U → Mo 95
42 + La 139
57 + 2X + 7β
–
; hạt X
A Electron B Proton C Hêli D Nơtron
Giải : Ta phải xác định điện tích số khối tia & hạt lại phản ứng :01n;
p
0
Áp dụng định luật bảo tồn điện tích số khối ta : hạt X có 2Z = 0+92 – 42 – 57 – 7.(-1) =
2A = + 235 – 95 – 139 – 7.0 =
Vậy suy X có Z = A = Đó hạt nơtron 01n.→ Chọn đáp án : D
Ví dụ 6: Sau lần phóng xạ α lần phóng xạ β– hạt nhân 23290Th biến đổi thành hạt nhân 20882Pb?
A lần phóng xạ α; lần phóng xạ β– B lần phóng xạ α; lần phóng xạ β– C lần phóng xạ; lần phóng xạ β– D lần phóng xạ α; lần phóng xạ β– Giải
- Theo đề ta có q trình phản ứng : 23290Th→ Pb 208
82 + x He
2 + y 10 - Áp dụng định luật bảo tồn điện tích số khối, ta :
8 82 90 ) ( 24 208 232 y x y x x y x y x
Vậy có hạt α hạt β – → Chọn đáp án: D 3 Năng lượng phản ứng hạt nhân
Xét phản ứng hạt nhân: X1 + X2 → X3 + X4
(3)Tổng khối hạt nhân sau phản ứng: mmX3 mX4
Do có hụt khối hạt nhân nên phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn khối lượng m0 m
a) Khi m0 > m
Do lượng toàn phần phản ứng bảo toàn nên trường hợp phản ứng tỏa lượng lượng, có giá trị ΔE = (m0 – m)c
2
Năng lượng tỏa dạng động hạt nhân
Chú ý: Trong trường hợp hạt sinh có độ hụt khối lớn hạt nhân ban đầu nên hạt sinh bền vững hạt ban đầu.
b) Khi m0 < m
Khi phản ứng khơng tự xảy ra, để xảy ta phải cung cấp cho lượng lượng Trong trường hợp phản ứng gọi phản ứng thu lượng
Năng lượng thu vào phản ứng có độ lớn: ΔE = |m0 – m|c
Ví dụ 1: Cho phản ứng hạt nhân Cl X n 37Ar 18 37
17 a) Xác định hạt X
b) Phản ứng thu hay tỏa lượng Tính lượng
Cho biết khối lượng hạt mCl = 36,9566u; mAr = 36,9569u; mn = 1,0087u; mX =
1,0073u; 1u = 931 MeV/c2
Đ/s: phản ứng thu lượng 1,58 MeV
Ví dụ 2: (Trích đề thi Tuyển sinh Cao đẳng 2007) Cho phản ứng hạt nhân H H23Hn
3 1
Cho biết khối lượng hạt mH2 = 2,0135u; mH3 = 3,0149u; mn = 1,0087u; 1u = 931,5
MeV/c2
Tính lượng tỏa phản ứng theo đơn vị Jun Ví dụ 3: (Trích đề thi Tuyển sinh Cao đẳng 2009) Cho phản ứng hạt nhân Na H He 1020Ne
4 1 23
11 Lấy khối lượng hạt nhân Na 23
11 ; Ne 20
10 ; He H
1
1 22,9837 u; 19,9869 u; 4,0015 u; 1,0073 u 1u = 931,5 MeV/c
2 Tính
lượng tỏa phản ứng? Đ/s : 2,4219 MeV
Ví dụ 4: Cho phản ứng hạt nhân 31T12DX 17,6MeV Tính lượng tỏa tổng hợp g khí Heli
Ví dụ 5: (Trích đề thi Tuyển sinh Đại học 2002)
Cho phản ứng hạt nhân 23492U Th Cho lượng liên kết riêng hạt 7,1 MeV; 7,63 MeV; 7,7 MeV Tính lượng tỏa phản ứng
Đ/s: 13,98 MeV
Ví dụ 6: (Trích đề thi Tuyển sinh Đại học 2009) Cho phản ứng hạt nhân: T D24HeX
2
(4)nhân He 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u 1u = 931,5 MeV/c2
Tính lượng tỏa phản ứng?
Đ/s: 17,498 MeV
Ví dụ 7: Cho phản ứng hạt nhân sau: H H He 01n 3,25MeV
2 2
1 Biết độ hụt khối H làΔmD= 0,0024 u 1u = 931 MeV/ c2 Năng lượng liên kết hạt nhân 24He
A 7,7188 MeV B 77,188 MeV C 771,88 MeV D 7,7188 eV
Giải:
MeV n
He H
H 21 24 01 3,25
2
1
Năng lượng tỏa phản ứng: ΔE = ( ∑ Δmsau – ∑ Δmtrước)c
2
= Wlksau → Wlkα = ΔE +2ΔmDc
= 7,7188MeV Chọn đáp án A
Ví dụ 8: cho phản ứng hạt nhân: T D 4He X 17,6MeV
2
1 Tính lượng toả từ phản ứng tổng hợp 2g Hêli
A 52,976.1023 MeV B 5,2976.1023 MeV C 2,012.1023 MeV D.2,012.1024 MeV Giải:
- Số nguyên tử hêli có 2g hêli: 23
23
10 01 ,
10 023 ,
A N m
N A
- Năng lượng toả gấp N lần lượng phản ứng nhiệt hạch: E = N.Q = 3,01.1023.17,6 = 52,976.1023 MeV → Chọn đáp án A
Ví dụ 9: Cho phản ứng hạt nhân 49Be11H24He36Li Hãy cho biết phản ứng tỏa lượng hay thu lượng Xác định lượng tỏa thu vào Biết mBe = 9,01219
u; mP = 1,00783 u; mLi = 6,01513 u; mX = 4,0026 u; 1u = 931 MeV/c2
Giải
Ta có: m0 = mBe + mP = 10,02002u; m = mX + MLi = 10,01773u Vì m0 > m nên phản ứng
tỏa lượng; lượng tỏa ra: W = (m0 – m).c
= (10,02002 – 10,01773).931 = 2,132MeV
Ví dụ 10: Chất phóng xạ 21084Po phát tia α biến thành Pb 206
82 Biết khối lượng hạt mPb= 205,9744 u , mPo = 209,9828 u , mα = 4,0026 u Tính lượng tỏa hạt nhân Po phân rã
Đáp án: 5,4 MeV 3 Bài tập tự luyện
Câu Hạt nhân 146C phóng xạ β
– Hạt nhân sinh có
A 5p 6n B 6p 7n C 7p 7n D 7p 6n
Câu Khi hạt nhân nguyên tử phóng xạ tia α tia β– hạt nhân nguyên tử biến đổi ?
(5)A α B β– C β+ D γ
Câu Hạt nhân 22688Rabiến đổi thành hạt nhân Rn 222
86 phóng xạ A β+
B α β– C α D β–
Câu Hạt nhân 226Ra
88 phóng xạ α cho hạt nhân
A 42He B Fr
226
87 C Rn
222
86 D Ac
226 89 Câu Xác định hạt nhân X phản ứng hạt nhân sau Fp168OX
19
A Li B α C prôtôn D Be
Câu Xác định hạt nhân X phản ứng hạt nhân sau 1327F 1530PX
A 21D B nơtron C prôtôn D T
3 Câu Hạt nhân 116Cdphóng xạ β+, hạt nhân
A 147N B B
11
5 C X
218
84 D X
224 82
Câu Từ hạt nhân 22688Raphóng hạt α hạt β– chuỗi phóng xạ liên tiếp, hạt nhân tạo thành
A.22484X B 21483X C 21884X D 22482X
Câu 10 Cho phản ứng hạt nhân 1225MgX1122Na, hạt nhân X hạt nhân sau đây?
A α B 31T C D
2
1 D proton
Câu 11 Cho phản ứng hạt nhân ClX1837Arn 37
17 , hạt nhân X hạt nhân sau đây? A 11H B 21D C 31T D 24He
Câu 12 Chất phóng xạ 20984Polà chất phóng xạ α Chất tạo thành sau phóng xạ P b Phương trình phóng xạ q trình
A 20984Po24He20780Pb B 20984Po24He21386Pb C 20984Po24He20582Pb D 20984Po24He20582Pb Câu 13 Trong trình phân rã hạt nhân 23892Uthành hạt nhân U
234
92 , phóng hạt α hai hạt
A prôtôn B pôzitrôn C electron D nơtrôn Câu 14 23892Usau số lần phân rã α β
– biến thành hạt nhân chì
U 206
82 bền vững Hỏi trình phải trải qua lần phân rã α β– ?
A lần phân rã α 12 lần phân rã β– B lần phân rã α lần phân rã β– C lần phân rã α lần phân rã β– D lần phân rã α lần phân rã β– Câu 15 Đồng vị 23492Usau chuỗi phóng xạ α β
–
biến đổi thành 20682Pb Số phóng xạ α β– chuỗi
A phóng xạ α, phóng xạ β– B phóng xạ α, phóng xạ β– C 10 phóng xạ α, phóng xạ β– D 16 phóng xạ α, 12 phóng xạ β– Câu 16 Trong dãy phân rã phóng xạ X 20782Y
235
92 có hạt α β phát ra? A 3α 7β B 4α 7β C 4α 8β D 7α 4β Câu 17 Phát biểu sau nói phản ứng hạt nhân?
(6)B Phản ứng hạt nhân tác động từ bên ngồi vào hạt nhân làm hạt nhân bị vỡ
C Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi chúng thành hạt nhân khác
D A, B C
Câu 18 Phát biểu sau sai nói phản ứng hạt nhân? A Phản ứng hạt nhân tất trình biến đổi hạt nhân
B Phản ứng hạt nhân tự phát trình tự phân rã hạt nhân không bền thành hạt nhân khác
C Phản ứng hạt nhân kích thích trình hạt nhân tương tác với tạo hạt nhân khác
D Phản ứng hạt nhân có điểm giống phản ứng hóa học bảo toàn nguyên tố bảo toàn khối lượng nghỉ
Câu 19 Hãy chi câu sai Trong phản ứng hạt nhân có định luật bảo toàn A lượng toàn phần B điện tích
C động D số nuclôn
Câu 20 Hãy chi câu sai Trong phản ứng hạt nhân có định luật bảo toàn A lượng toàn phần B điện tích
C động lượng D khối lượng
Câu 21 Kết sau sai nói nói định luật bảo toàn số khối định luật bảo tồn điện tích?
A A1 + A2 = A3 + A4 B Z1 + Z2 = Z3 + Z4
C A1 + A2 + A3 + A4 = D A B C
Câu 22 Kết sau sai nói định luật bảo toàn động lượng? A PA + PB = PC + PD
B mAc
+ KA + mBc
+ KB = mCc
+ KC+mDc
+ KD
C PA + PB = PC + PD =
D mAc
+ mBc
= mCc
+ mDc
Câu 23 Khi nói phản ứng hạt nhân, phát biểu sau đúng?
A Tổng động hạt trước sau phản ứng hạt nhân bảo toàn B Tất phản ứng hạt nhân thu lượng
C Tổng khối lượng nghỉ (tĩnh) hạt trước sau phản ứng hạt nhân ln bảo tồn
D Năng lượng toàn phần phản ứng hạt nhân ln bảo tồn
Câu 24 Đơn vị đo khối lượng không sử dụng việc khảo sát phản ứng hạt nhân ?
A Tấn B 10-27 kg
C MeV/c2 D u (đơn vị khối lượng nguyên tử) Câu 25 Động lượng hạt đơn vị sau đây?
(7)Câu 26 Trong phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng hạt nhân tham gia
A bảo tồn B ln tăng
C giảm D Tăng giảm tuỳ theo phản ứng Câu 27 Phát biểu sau đúng?
A Vế trái phương trình phản ứng có hai hạt nhân
B Trong số hạt nhân phản ứng có hạt đơn giản hạt nhân (hạt sơ cấp)
C Nếu vế trái phản ứng có hạt nhân áp dụng định luật phóng xạ cho phản ứng
D A, B C
Câu 28 Cho phản ứng hạt nhân 1327Al1530Pn khối lượng hạt nhân mα =
4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn = 1,008670u, u = 931 MeV/c
2 Năng
lượng mà phản ứng toả thu vào bao nhiêu?
A Toả 4,275152 MeV B Thu vào 2,67197 MeV C Toả 4,275152.10-13
J D Thu vào 2,67197.10-13 J
Câu 29 Phản ứng hạt nhân sau 37Li11H24He24He Biết mLi = 7,0144u; mH = 1,0073u;
mHe = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c
2 Năng lượng toả phản ứng sau là:
A 7,26 MeV B 17,42 MeV C 12,6 MeV D 17,25 MeV Câu 30 Phản ứng hạt nhân sau H T H 24He
1 2
1 Biết mH = 1,0073u; mD = 2,0136u; mT = 3,0149u; mHe = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c
2 Năng lượng toả phản ứng sau
A 18,35 MeV B 17,6 MeV C 17,25 MeV D 15,5 MeV Câu 31 Phản ứng hạt nhân sau: Li H He 4He
2 2
3 Biết mLi = 6,0135u ; mD = 2,0136u; mHe4 = 4,0015u, 1u = 931,5MeV/c
2 Năng lượng toả phản ứng sau là:
A 17,26 MeV B 12,25 MeV C 15,25 MeV D 22,45 MeV Câu 32 Phản ứng hạt nhân sau: 36Li12H24He24He Biết mLi = 6,0135u; mH = 1,0073u;
mHe3 = 3,0096u, mHe4 =4,0015u, 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng toả phản ứng
sau là:
A 9,04 MeV B 12,25 MeV C 15,25 MeV D 21,2 MeV Câu 33 Li n T 24 4,8MeV
3 1
3 Cho biết: mn = 1,0087u; mT = 3,016u; mα = 4,0015u; 1u = 931
MeV/c2 Khối lượng hạt nhân Li có giá trị
A 6,1139u B 6,0839u C 6,411u D 6,0139u Câu 34 Bắn phá hạt nhân 14N
7 đứng yên hạt α thu hạt proton hạt nhân Oxi Cho khối
lượng hạt nhân mn = 13,9992u; mα = 4,0015u; mP = 1,0073u; m0 = 16,9947u; 1u
= 931 MeV/c2 Phản ứng
(8)Câu 35 Cho phản ứng hạt nhân Clp1837Arn 37
17 , khối lượng hạt nhân m(Ar) = 36,956889u, m(Cl) = 36,956563u, m(n) = 1,008670u, m(p) = 1,007276u, 1u = 931MeV/c2 Năng lượng mà phản ứng toả thu vào bao nhiêu?
A Toả 1,60132 MeV B Thu vào 1,60132 MeV C Toả 2,562112.10-19
J D Thu vào 2,562112.10-19 J
Câu 36 Giả sử phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng hạt trước phản ứng nhỏ tổng khối lượng hạt sau phản ứng 0,02 u Phản ứng hạt nhân
A thu lượng 18,63 MeV B thu lượng 1,863 MeV C tỏa lượng 1,863 MeV D tỏa lượng 18,63 MeV
Câu 37 Hạt α có động 5,3 (MeV) bắn vào hạt nhân 94Beđứng yên, gây phản ứng: 49BenX Hạt n chuyển động theo phương vng góc với phương chuyển động hạt α Cho biết phản ứng tỏa lượng 5,7 (MeV) Tính động hạt nhân X Coi khối lượng xấp xỉ số khối
A 18,3 MeV B 0,5 MeV C 8,3 MeV D 2,5 MeV
Câu 38 Người ta dùng prôton bắn phá hạt nhân Bêri đứng yên Hai hạt sinh Hêli X Biết prton có động K= 5,45 MeV, Hạt Hêli có vận tốc vng góc với vận tốc hạt prơton có động KHe = MeV Cho độ lớn khối lượng hạt
nhân (đo đơn vị u) xấp xỉ số khối A Động hạt X A 6,225 MeV B 1,225 MeV C 4,125 MeV D 3,575 MeV Câu 39 Hai hạt nhân D tác dụng với tạo thành hạt nhân hêli3 nơtron Biết lượng liên kết riêng D 1,09 MeV He3 2,54 MeV Phản ứng tỏa lượng
A 0,33 MeV B 1,45 MeV C 3,26 MeV D 5,44 MeV Câu 40 Hạt nhân 22688Raban đầu đứng n phóng hạt α có động 4,80 MeV Coi khối lượng
mỗi hạt nhân xấp xỉ với số khối Năng lượng toàn phần tỏa phân rã
A 4,89 MeV B 4,92 MeV C 4,97 MeV D 5,12 MeV Câu 41 Hạt nhân Ra226 đứng yên phóng xạ α biến thành hạt nhân Năng lượng toả phản ứng 5,12 MeV Lấy khối lượng hạt nhân xấp xỉ số khối chúng tính theo đơn vị u Bỏ qua lượng tia γ Động hạt α là: A 5,03 MeV B 1,03 MeV C 2,56 MeV D 0,09 MeV Câu 42 Hạt nhân đơteri 21Dcó khối lượng 2,0136u Biết khối lượng prơton 1,0073u khối lượng nơtron 1,0087u Năng lượng liên kết riêng hạt nhân 21D
A 1,86MeV B 2,23MeV C 1,12 MeV D 2,02 MeV
Câu 43 Khi nói phản ứng hạt nhân tỏa lượng, điều sau sai? A Các hạt nhân sản phẩm bền hạt nhân tương tác
(9)C Tổng khối lượng hạt tương tác nhỏ tổng khối lượng hạt sản phẩm
D Tổng lượng liên kết hạt sản phẩm lớn tổng lượng liên kết hạt tương tác
ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM