Giải bài tập Chuyên đề Hoá học 10 Cánh diều bài 2 Phản ứng hạt nhân

Câu hỏi khởi động

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.

I. Phóng xạ tự nhiên và phóng xạ nhân tạo

1. Phóng xạ tự nhiên

Câu hỏi 1: 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.

Luyện tập: 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?

Câu hỏi 2: Vì sao tia γ không bị lệch trong trường điện?

Câu hỏi 3: Nhận xét về tổng số khối và tổng điện tích trước và sau phản ứng.

2. Sự phóng xạ nhân tạo

Câu hỏi 4: Nêu sự giống và khác nhau giữa phóng xạ tự nhiên và phóng xạ nhân tạo.

II. Phản ứng hạt nhân và các định luật bảo toàn số khối và điện tích

1. Phản ứng hạt nhân

Câu hỏi 5: 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?

2. Định luật bảo toàn số khối và điện tích

Câu hỏi 6: Cho phản ứng hạt nhân sau:

$_{8}^{16}\textrm{O}$ → $_{7}^{16}\textrm{N} + _{Z}^{A}\textrm{X}$ 

Xác định số khối, điện tích và tên gọi của hạt nhân $XZA">_{ZXZA">}^{AXZA">}\textrm{XXZA">}$

III. Ứng dụng của phản ứng hạt nhân

$_{27}^{60}\textrm{Co}$ được dùng trong phương pháp xạ trị dựa theo phản ứng sau đây:

$_{27}^{60}\textrm{Co}$ →$_{28}^{60}\textrm{Co}$+ 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 tia γ hay tia β có tác dụng xạ trị chính khi đặt $_{27}^{60}\textrm{Co}$ ngoài cơ thể bệnh nhân.

Bài tập

Bài 1: Xác định số khối và điện tích của hạt nhân X trong các quá trình sau:

a) $_{11}^{22}\textrm{Na}$  →  $_{?}^{?}\textrm{X}$  + $_{+1}^{0}\textrm{e}$ 

b) $_{?}^{?}\textrm{X}$  →  $_{17}^{35}\textrm{Cl}$  + $_{-1}^{0}\textrm{e}$ 

c) $_{28}^{63}\textrm{Ni}$  →  $_{?}^{?}\textrm{X}$  + $_{-1}^{0}\textrm{e}$ 

d) $_{?}^{?}\textrm{X}$  →  $_{4}^{9}\textrm{Be}$  + $_{+1}^{0}\textrm{e}$ 

($_{+1}^{0}\textrm{e}$ là hạt positron, còn được kí hiệu là β+)

Bài 2: Phân rã tự nhiên $_{90}^{232}\textrm{Th}$ tạo ra đồng vị bền $_{82}^{208}\textrm{Pb}$, 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 $_{90}^{232}\textrm{Th}$. 

Bài 3: 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 $_{92}^{235}\textrm{U}$ phân hạch. Biết khi phân hạch 1 mol $_{92}^{235}\textrm{U}$ tỏa ra năng lượng là 1,8.10¹⁰ kJ, đốt cháy hoàn toàn 1 mol C tỏa ra năng lượng 393,5 kJ.

Bài 4*: 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 $_{6}^{14}\textrm{C}$ 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 = $\frac{1}{k}ln\frac{A_{o}}{A_{t}}$

Trong đó:

A₀ được coi bằng số nguyên tử 146CC614 bị phân rã trong 1 phút với 1 gam carbon trong sinh vật sống, A₀ = 13,6

A_t được coi bằng số nguyên tử $_{6}^{14}\textrm{C}$ bị phân rã trong 1 phút với 1 gam carbon trong mẫu vật nghiên cứu.

Hằng số k = 1,21 × 10^-4 năm^-1