Giải bài tập Chuyên đề Hoá học 10 chân trời sáng tạo bài 2 Phản ứng hạt nhân

Câu hỏi khởi động

Nhân loại luôn đi tìm những nguồn năng lượng xanh, sạch và chỉ phí thấp, nhưng năng lượng hoá thạch rẻ thì gây ô nhiễm môi trường, năng lượng tái tạo sạch thường có chỉ phí cao, năng lượng hạt nhân gây nên các rủi ro về phóng xạ. Những hạn chế trên sẽ được khắc phục khi công nghệ Mặt Trời nhân tạo phát triển thành công. Mặt Trời nhân tạo là lò phản ứng hạt nhân, thúc đẩy phản ứng xảy ra giữa 2 hạt nhân tritium và deuterium, nhằm giải phóng năng lượng phục vụ cho nhân loại. Phản ứng hạt nhân là gì? Phản ứng hạt nhân được ứng dụng trong lĩnh vực nào?

1. Phóng xạ tự nhiên

Câu hỏi 1. Trong tự nhiên, có nhiều đồng vị không bền như ³H(tritium), ¹⁴C, ⁴⁰K,...chúng bị biến đối thành hạt nhân nguyên tử khác, hiện tượng này gọi là gì.

Câu hỏi 2. Quan sát Hình 2.1 và đọc thông tin, cho biết đồng vị uranium nào tồn tại phổ biến trong tự nhiên?

Câu hỏi luyện tập

Xét 2 quá trình sau:

(1) Đốt cháy than củi (carbon) sẽ phát ra nhiệt lượng nấu chín thực phẩm;

(2) Đồng vị ¹⁴C phân huỷ theo phản ứng:

$_{6}^{14}\textrm{C}$ → $_{7}^{14}\textrm{N}$ + β.

Quá trình nào là phóng xạ tự nhiên? Giải thích.

Câu hỏi 3. Tia phóng xạ có những loại nào? Cho biết đặc điểm của từng loại.

Câu hỏi 4. Đặc điểm của hạt nhân nguyên tử xảy ra phóng xạ β và β⁺ khác nhau như thể nào? So sánh khối lượng và điện tích của hạt β, β+.

Câu hỏi 5. Trong 3 loại phóng xạ q, B, y, loại phóng xạ nào khác biệt cơ bản với 2 loại còn lại? Nêu sự khác biệt đó.

Câu hỏi luyện tập:

Khi chiểu chùm tia phóng xạ (∝, β, γ) đi vào giữa 2 bản điện cực, hướng đi của các tia phóng xạ thay đổi như thế nào?

Câu hỏi 6. Quan sát và nhận xét số khối, điện tích của các thành phần trước và sau phóng xạ hạt nhân.

Câu hỏi luyện tập

Vận dụng định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích hoàn thành các phản ứng hạt nhân

$_{92}^{238}\textrm{U}$ → $_{Z}^{A}\textrm{Th}$ + $_{2}^{4}\textrm{He}$.

$_{93}^{239}\textrm{U}$ → $_{Z}^{A}\textrm{Pu}$ + $_{-1}^{0}\textrm{e}$.

2. Phản ứng hạt nhân

Câu hỏi 7. Phản ứng hạt nhân trong thí nghiệm của Rutherford và Chadwick có khác biệt cơ bản nào với sự phóng xạ tự nhiên?

Câu hỏi 8. Nêu sự khác nhau cơ bản của phản ứng hạt nhân với phản ứng hoá học.

Câu hỏi 9. Quan sát Hình 2.4 và Ví dụ 1, hãy so sánh số khối của các mảnh phân hạch với số khối của hạt nhân ban đầu.

Câu hỏi 10. Phản ứng nhiệt hạch được xem là phản ứng ngược lại với phản ứng phân hạch. Giải thích.

Câu hỏi 11. Đồng vị phóng xạ nhân tạo được tạo ra như thế nào?

Câu hỏi 12. Trong Ví dụ 2, đồng vị nào là đồng vị phóng xạ nhân tạo?

Câu hỏi luyện tập: So sánh điểm giống và khác nhau của phóng xạ tự nhiên và phóng xạ nhân tạo.

3. Ứng dụng của đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân

Câu hỏi 13. Tìm hiểu những thông tin về ứng dụng đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân, nhận xét vai trò của đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân trong các lĩnh vực y học, công nghiệp, khoa học, ...

Câu hỏi 14. Phương pháp dùng đồng vị ¹⁴C để xác định tuổi của cổ vật, các mẫu hoá thạch có niên đại khoảng 75 000 nằm, nhưng không dùng để xác định tuổi của đá trong lớp địa chất Trái Đất, mà sử dụng đồng vị ²³⁸U. Giải thích.

Câu hỏi vận dụng

Hãy nêu một số vận dụng khác khi ứng dụng các đồng vị phóng xạ vào thực tiễn mà em biết. 

3. Ứng dụng của đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân

Câu hỏi 13. Tìm hiểu những thông tin về ứng dụng đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân, nhận xét vai trò của đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân trong các lĩnh vực y học, công nghiệp, khoa học, ...

Câu hỏi 14. Phương pháp dùng đồng vị ¹⁴C để xác định tuổi của cổ vật, các mẫu hoá thạch có niên đại khoảng 75 000 nằm, nhưng không dùng để xác định tuổi của đá trong lớp địa chất Trái Đất, mà sử dụng đồng vị ²³⁸U. Giải thích.

Câu hỏi vận dụng

Hãy nêu một số vận dụng khác khi ứng dụng các đồng vị phóng xạ vào thực tiễn mà em biết. 

BÀI TẬP

1. Cho hai phản ứng hạt nhân:

$_{92}^{238}\textrm{U}$ →  $_{90}^{234}\textrm{U}$ → $_{2}^{4}\textrm{He}$ (1)

$_{92}^{238}\textrm{U}$ + $_{0}^{1}\textrm{n}$ →  $_{93}^{239}\textrm{Np}$ + $_{-1}^{0}$β.    (2)

Phản ứng hạt nhân nào là phản ứng phóng xạ nhân tạo, phản ứng hạt nhân nào là phản ứng phóng xạ tự nhiên?

2. Viết các phương trình phản ứng hạt nhân cho quá trình:

a) phát xạ 1 hạt β⁺ của $_{6}^{11}\textrm{C}$

b) Phóng xạ 1 hạt β của ⁹⁹Mo (đồng vị molybdenum-99).

c) Phóng xạ 1 hạt ∝ kèm γ từ $_{74}^{185}\textrm{W}$

3. Tìm hạt X trong các phản ứng hạt nhân sau:

4. ²³⁸U sau một loạt biến đổi phóng xạ ∝ và β tạo thành đồng vị ²⁰⁶Pb. Phương trình phản ứng hạt nhân xảy ra như sau:

$_{92}^{238}\textrm{U}$ → $_{82}^{206}\textrm{Pb}$ + x $_{2}^{4}\textrm{He}$  + y$_{-1}^{0}\textrm{e}$

(x, y là số lần phóng xạ)

Xác định số lần phóng xạ ∝ và β của ²³⁸U trong phản ứng trên.