BÀI 22: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT

(15 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (5 CÂU)

Câu 1: Có mấy loại phản ứng hạt nhân, nêu khái niệm và cho ví dụ của từng loại ?

Trả lời:

Có hai loại phản ứng hạt nhân, đó là:

+ Phản ứng hạt nhân kích thích: là quá trình các hạt nhân tương tác với các hạt khác tạo ra các hạt nhân mới.

Ví dụ: phản ứng phân hạch, phản ứng tổng hợp hạt nhân.

+ Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân mới.

Ví dụ: hiện tượng phân rã hạt nhân được công bố lần đầu tiên trên thế giới bởi Henri Becquerel:

Câu 2: Em hãy phát biểu định luật bảo toàn số nucleon ?

Trả lời:

Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nucleon của các hạt trước phản ứng bằng tổng số nucleon của các hạt tạo thành sau phản ứng. Bảo toàn số nucleon cũng là bảo toàn số khối A.

Câu 3: Em hãy nêu định luật bảo toàn điện tích và viết biểu thức ?

Trả lời:

Tổng đại số các điện tích của các hạt trước phản ứng bằng tổng đại số các điện tích của các hạt tạo thành sau phản ứng.

Biểu thức: Z₁ + Z₂ = Z₃ + Z₄

Câu 4: Em hãy trình bày phản ứng hạt nhân ?

Trả lời:

Mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân và các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân.

Trong đó A và B là hai hạt nhân tương tác với nhau, C và D là hạt nhân được tạo thành.

Trong số các hạt A, B, C, D có thể là hạt sơ cấp như: e, proton, nơtron, photon,…

Số hạt nhân trước hoặc sau phản ứng có thể nhiều hoặc ít hơn 2 (chẳng hạn như sự phóng xạ).

Câu 5: Em hãy nêu khái niệm của độ hụt khối và viết kí hiệu, biểu thức ?

Trả lời:

Khái niệm: Độ hụt khối của hạt nhân là độ chênh lệch giữa tổng khối lượng của các nucleon tạo thành hạt nhân và khố lượng m_X của hạt nhân.

Kí hiệu:

Biểu thức:

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Cho khối lượng của hạt prôton; nơtron và hạt nhân đơteri lần lượt là 1,0073u; 1,0087u và 2,0136u. Biết 1u = 931,5MeV/c². Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đơteri là bao nhiêu ?

Trả lời:

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đơteri là :

Câu 2: Cho 1u = 1,66055.10^-27 kg; c = 3.108 m/s; 1 eV = 1,6.10^-19 J. Hạt prôtôn có khối lượng mp = 1,007276 u, thì có năng lượng nghỉ là ?

Trả lời:

Ta có: E₀ = m₀c² = 15,05369.10^-11 J = 940,86 MeV.

Câu 3: Biết N_A = 6,02.10²³mol^-1. Trong 59,5 g có số nơtron xấp xỉ là bao nhiêu ?

Trả lời:

Ta có:

Câu 4: Biết khối lượng của prôtôn; nơtron; hạt nhân lần lượt là 1,0073 u; 1,0087 u; 15,9904 u và 1u = 931,5 MeV/c². Tính năng lượng liên kết của hạt nhân ?

Trả lời:

Năng lượng liên kết của hạt nhân là:

W_lk = Δmc² =(Z.m_p + N.m_n - m_o).c² = (8.1,0073 + 8.1,0087 - 15,9904).931,5 = 128,17 MeV.

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Cho ba hạt nhân X, Y và Z có số nuclôn tương ứng là A_X, A_Y, A_Z với A_X = 2A_Y = 0,5A_Z. Biết năng lượng liên kết của từng hạt nhân tương ứng là ΔE_X, ΔE_Y, ΔE_Z với ΔE_Z < ΔE_X < ΔE_Y. Sắp xếp các hạt nhân này theo thứ tự tính bền vững giảm dần.

Trả lời:

Vì ΔE_Z < ΔE_X < ΔE_Y nên

Câu 2: Hạt α có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô N_A = 6,02.10²³mol^-1, 1u = 931MeV/c². Các nuclôn kết hợp với nhau tạo thành hạt α, năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1mol khí Hêli là bao nhiêu ?

Trả lời:

Năng lượng toả ra khi tổng hợp được một hạt α từ các nuclôn là ΔE = Δm.c² = ((2.m_p + 2m_n) - m_α)c².

Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1mol khí Hêli là: E = N_A.ΔE = 2,7.10¹²J

Câu 3: Cho phản ứng hạt nhân . Hãy cho biết đó là phản ứng tỏa năng lượng hay thu năng lượng. Xác định năng lượng tỏa ra hoặc thu vào. Biết m_Be = 9,01219 u; m_P = 1,00783 u; m_Li = 6,01513 u; m_X = 4,0026 u; 1u = 931 MeV/c².

Trả lời:

Ta có: m_o = m_Be + m_P = 10,02002u; m = m_X + M_Li = 10,01773u.

Vì m_o > m nên phản ứng tỏa năng lượng, năng lượng tỏa ra:

W = (m_o – m).c² = (10,02002 – 10,01773).931 = 2,132MeV.

Câu 4: Cho phản ứng hạt nhân: . Tính năng lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2g Hêli.

Trả lời:

Số nguyên tử hêli có trong 2g hêli:

- Năng lượng toả ra gấp N lần năng lượng của một phản ứng nhiệt hạch:

E = N.Q = 3,01.10²³.17,6 = 52,976.10²³ MeV

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Cho hai hạt nhân A và B có các đặc điểm sau:

Hạt nhân A có 202 nucleon trong đó gồm 122 neutron. Độ hụt khối của hạt nhân A là 1,71228u.

Hạt nhân B có 204 nucleon trong đó gồm 80 proton. Độ hụt khối của hạt nhân B là 1,72675u.

Em hãy tính liên kết của mỗi hạt nhân và so sánh hạt nhân nào bền vững hơn ?

Trả lời:

nên hạt nhân A bền vững hơn hạt nhân B

Câu 2: Cho phản ứng tổng hợp hạt nhân: . Biết khối lượng nguyên tử của các hạt là m_D = 2,01410u; m_Li = 6,01512u; m_He = 4,00260u.

a) Hoàn thành phương trình phản ứng.

b) Tính năng lượng toả ra của mỗi phản ứng ( Viết kết quả theo đơn vị MeV và lấy đến một chữ số sau dấu phẩy thập phân).

Trả lời:

a) Do điện tích và số nucleon được bảo toàn trong các phản ứng hạt nhân nên :

3 + 1 = 2 + Z => Z = 2

6 + 2 = 4 + A => A = 4

Hạt nhân là

Phương trình phản ứng có dạng :

b) Năng lượng toả ra một phản ứng hạt nhân :