Đang tải... (xem toàn văn)
TÀI LIỆU ÔN THI OLYMPIC 10 CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC HẠT NHÂN A CẦN NHỚ 1 Định luật bảo toàn điện tích và số khối Cho phản ứng Định luật bảo toàn số số khối A1 + A2 = A3 + A4 Định luật bảo toàn điện tích. a. Dưới tác động của nơtron năng lượng cao trong tia vũ trụ, hạt nhân N14 biến đổi thành hạt nhân C12 cùng với sự tạo thành hạt nhân triti. Hãy viết phương trình của phản ứng hạt nhân nói trên. b. Dưới tác động của nơtron nhiệt trong tia vũ trụ, hạt nhân N14 biến đổi thành hạt nhân C14 cùng với sự tạo thành hạt nhân 1H. Hãy viết phương trình của phản ứng hạt nhân nói trên.
TÀI LIỆU ƠN THI OLYMPIC 10 CHUN ĐỀ: HĨA HỌC HẠT NHÂN A CẦN NHỚ Định luật bảo toàn điện tích số khối A1 Z1 X1 + A2 Z2 X2 → A3 Z3 X3 + A4 Z4 X4 Cho phản ứng: * Định luật bảo toàn số số khối: A1 + A2 = A3 + A4 * Định luật bảo tồn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 Các loại phóng xạ: Tên gọi Proton Deuteri Triti alpha Beta Positron neutron Gamma Kí hiệu P D T α Công thức 1 H H H He - −1 e + +1 e β β n γ hay 1 n 0 γ 1 hay hay p D T t1 = Chu kỳ bán hủy theo số phóng xạ (k): ln2 k 2,303log Khối lượng chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t: 2,303log m0 = kt m N0 = kt N Số nguyên tử phóng xạ lại sau thời gian t: Xác định niên đại (tuổi) di vật khảo cổ chất phóng xạ: N 2,303 t= log k N Năng lượng phản ứng ∆E = [∑ m0(trướ c) −∑ m0(sau)]c2 (đơn vị: J ) ∆E = [∑ m0(trướ c) −∑ m0(sau)].931,5 (đơn vịMeV) Nế u: ∆E < 0: phả n ứ ng thu nă ng lượng ∆E > 0: phả n ứ ng tỏ a nă ng lượng B Áp dụng Trang TÀI LIỆU ƠN THI OLYMPIC 10 Bài Hãy xác định kiểu phóng xạ giai đoạn viết phương trình phân huỷ phóng xạ tương ứng: 238 92 226 U → 234 Th→ 234 Pa → 234 U → 230 Th→88 Ra 90 91 92 90 Giải 238 92 234 U →90 Th + 42 He 234 90 234 Th →91 Pa + 0−1 e 234 91 234 Pa →92 U + 0−1 e 234 92 230 U →90 Th + 42 He 230 90 226 Th →88 Ra + 42 He Bài Hồn chỉnh phương trình phản ứng sau, tra bảng tuần hồn xem X hạt gì? a b c Li + X →74 Be +10 n 10 Be + X →37 Li + 24 He 35 17 32 Cl + X →16 S + 24 He Giải a D b n 1 c H Bài Dưới tác động nơtron lượng cao tia vũ trụ, hạt nhân N-14 biến đổi thành hạt nhân C-12 với tạo thành hạt nhân triti Hãy viết phương trình phản ứng hạt nhân nói b Dưới tác động nơtron nhiệt tia vũ trụ, hạt nhân N-14 biến đổi thành hạt nhân C-14 với tạo thành hạt nhân 1H Hãy viết phương trình phản ứng hạt nhân nói Giải a 12 a 14 N + n →6 C +1 T 14 b 14 N + n →6 C +1 H Bài Coban-60 dùng Y học để điều trị số bệnh ung thư có khả phát tia α để hủy diệt tế bào ung thư Coban-60 phân rã phát hạt β tia γ có chu kì bán hủy 5,27 năm: 60 Co →60 Ni + −01 e + 00 γ 27 28 Giả sử mẫu ban đầu có 3,42mg Coban-60 sau 30 năm lại gam? Giải Trang TÀI LIỆU ÔN THI OLYMPIC 10 k= ln ln m ln = → 2,303log = × 30 → m = 0, 066mg t1 5, 27 3, 42 5, 27 Bài Iot-131 đồng vị phóng xạ dùng dạng natri iotua để điều trị ung thư tuyến giáp trạng Chất phóng xạ α với chu kì bán hủy 8,05 ngày a) Viết phương trình hóa học phản ứng phân rã hạt nhân I-131 b) Nếu mẫu ban đầu có chứa 1,0 microgam I-131 phút hạt α phóng ra? Giải a) 131 53 I →127 51 Sb + He k= ln ln = t1 8, 05.24.60 2,303log b) m0 1, 0.10−6 ln = kt ⇔ 2,303log = ×1 m m 8, 05.24.60 ⇒ m = 9,9994.10 −7 gam 1, 0.10−6 − 9,9994.10−7 6, 02.1023 = 2, 757.1011 131 Vậy phút phóng ra: hạt alpha Bài Một chất thải phóng xạ chu kì bán hủy 200 năm chứa thùng kín chơn đất Phải thời gian tốc độ phân rã giảm từ 6,50.10 12 nguyên tử /phút xuống 3,00.10-13 nguyên tử /phút? Giải 2,303log( 6,50.1012 ln )= × t ⇒ t = 16835, 78 −13 3, 00.10 200 năm Bài Stronti-90 đồng vị phóng xạ có chu kì bán hủy 28 năm sinh nổ bom nguyên tử Nó đồng vị phóng xạ bền có xu hướng tích tụ vào tủy xương nên đặc biệt nguy hiểm cho người động vật a) Viết cân phương trình hóa học phản ứng phân hủy phóng xạ biết đồng vị phóng xạ β b) Một mẫu Sr-90 phóng xạ 2000 hạt β phút Hỏi cần năm phóng xạ giảm xuống 125 hạt β phút Giải a) 90 38 Sr →90 39 Y + −1 e k= ln2 ln2 = 28 t1 2,303log 2000 ln2 = × t ⇒ t = 112,02naê m 125 28 b) Bài Khi nghiên cứu mảnh gỗ lấy từ hang động dãy Hy Mã Lạp Sơn người ta thấy tốc độ phân rã (đối với gam cacbon) 0,636 lần tốc độ phân rã cacbon gỗ ngày Hãy xác định tuổi mảnh gỗ biết C-14 phóng xạ α có chu kì bán hủy 5730 năm Trang TÀI LIỆU ÔN THI OLYMPIC 10 Giải k= ln2 ln2 = 5730 t1 N = 0,636N0 2,303log N0 0,636N0 = ln2 × t ⇒ t = 3741,8naê m 5730 Bài Cerium-137 tham gia phản ứng lò phản ứng hạt nhân, có chu kì bán hủy 30,2 năm Ce-137 đồng vị bị phát tán mạnh nhiều vùng châu Âu sau vụ tai nạn hạt nhân Sau lượng chất độc 1% kể từ lúc cố tai nạn xẩy ra? Giải k= ln2 ln2 = 30,2 t1 N = 1%N N ln2 2,303log = × t ⇒ t = 200,7nă m 1%N0 30,2 Bài 10 Hoạt tính phóng xạ đồng vị 210 84 Po giảm 6,85% sau 14 ngày Xác định số tốc độ trình phân rã, chu kì bán hủy thời gian bị phân rã 90% Giải 2,303log t1 = N0 (100− 6,85)%N0 = ln2 × 14 ⇒ 5,07.10−3 ngaø y−1 k ln2 ln2 = = 136,7ngaø y k 5,07.10−3 2,303log N0 (100− 90)%N0 = 5,07.10−3.t ⇒ t = 454,2ngaø y 206 Bài 11 Một mẫu đá uranynit có tỉ lệ khối lượng 238 U 4,55921.109 năm Tính tuổi mẫu đá Giải Trang Pb:238 U = 0,0435 Biết chu kì bán hủy TÀI LIỆU ÔN THI OLYMPIC 10 238 92 206 U →82 Pb Giảsửkhố i lượng Pb là0,0435 gam, củ a U là1 gam Lượng U phâ n rãthà nh Pb 0,0435 0,0435 0,0435 nPb = mol → nU = mol → m = × 238 206 206 206 Lượng U ban đầ u 0,0435 m0 = 1+ × 238 206 ln2 ln2 k= = naê m−1 t1 4,55921.109 0,0435 1+ × 238 ln2 206 2,303log = ×t 4,55921.109 ⇒ t = 3,23.108 naê m Bài 12 Xét phản ứng hạt nhân: H +12 H →32 He +10 n Biết khối lượng hạt nhân m H = 2,0135u ; mHe = 3,0149u ; mn = 1,0087u ; u = 931,5MeV/c Phản ứng thu hay tỏa lượng ? Giải ∆E = (2.2,0135− 3,0149 − 1,0087).932,5 = 3,1671MeV Vậy phản ứng tỏa 3,1671 MeV 23 20 23 Na +11 H →24 He +10 Ne Na 11 11 Bài 13 Cho phản ứng hạt nhân: Lấy khối lượng hạt nhân ; 20 Ne He 1H 10 ; ; 22,9837 u; 19,9869 u; 4,0015 u; 1,0073 u 1u = 931,5MeV/c Phản ứng thu hay tỏa lượng ? Giải ∆E = (22,9837+ 1,0073− 4,0015− 19,9869).932,5 = 2,4219MeV Vậy phản ứng tỏa 2,4219 MeV 210 Po 84 Bài 14 Pơlơni phóng xạ α biến đổi thành chì Pb Biết khối lượng hạt nhân Po; α; Pb là: 209,937303 u; 4,001506 u; 205,929442 u u = 931,5MeV/c Tính lượng tỏa hạt nhân pôlôni phân rã? Giải 210 84 206 Po →82 Pb + 24 He ∆E = (209,937303− 4,001506 − 205,929442).931,5 = 5,92MeV Vậy phản ứng tỏa 925,6 MeV Trang ... C-12 với tạo thành hạt nhân triti Hãy viết phương trình phản ứng hạt nhân nói b Dưới tác động nơtron nhiệt tia vũ trụ, hạt nhân N-14 biến đổi thành hạt nhân C-14 với tạo thành hạt nhân 1H Hãy viết... k= = nă m−1 t1 4,55921 .109 0,0435 1+ × 238 ln2 206 2,303log = ×t 4,55921 .109 ⇒ t = 3,23 .108 naê m Bài 12 Xét phản ứng hạt nhân: H +12 H →32 He +10 n Biết khối lượng hạt nhân m H = 2,0135u ; mHe... X hạt gì? a b c Li + X →74 Be +10 n 10 Be + X →37 Li + 24 He 35 17 32 Cl + X →16 S + 24 He Giải a D b n 1 c H Bài Dưới tác động nơtron lượng cao tia vũ trụ, hạt nhân N-14 biến đổi thành hạt nhân