Viết phương trình phản ứng hạt nhân (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Viết phương trình phản ứng hạt nhân lớp 12 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Viết phương trình phản ứng hạt nhân.

Viết phương trình phản ứng hạt nhân (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

Phản ứng phân hạch là quá trình biến đổi một hạt nhân nặng thành các hạt nhân có số khối trung bình.

Phản ứng nhiệt hạch là quá trình tổng hợp hai hay nhiều hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn.

Bước 1: Viết phương trình phản ứng sơ bộ: ${}_{Z_1}{}^{A_1}X_1+{}_{Z_2}{}^{A_2}X_2\to {}_{Z_3}{}^{A_3}X_3+{}_{Z_4}{}^{A_4}X_4$

Bước 2: Sử dụng các định luật bảo toàn nucleon (số khối A), điện tích, động lượng, năng lượng để hoàn thiện phương trình.

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Cho phản ứng hạt nhân ${}_Z{}^{A}X+{}_9{}^{19}F\to {}_2{}^{4}He+{}_8{}^{16}O.$Hạt là hạt nào?

Hướng dẫn:

Áp dụng định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích:

$\left\{\begin{array}{l}A+19=4+16\\ Z+9=2+8\end{array}\right.\iff \left\{\begin{array}{l}A=1\\ Z=1\end{array}\right.$hạt X là ${}_1{}^{1}p$.

Ví dụ 2: Đồng vị ${}_{92}{}^{234}U$sau một chuỗi phóng xạ $\alpha$và ${\beta }^{-}$biến đổi thành ${}_{82}{}^{206}Pb.$Số phóng xạ $\alpha$và ${\beta }^{-}$ trong chuỗi là

A. 7 phóng xạ $\alpha$4phóng xạ ${\beta }^{-}$

B. 5 phóng xạ $\alpha$5 phóng xạ ${\beta }^{-}$

C. 10 phóng xạ $\alpha$8 phóng xạ ${\beta }^{-}$

D. 16 phóng xạ $\alpha$12 phóng xạ ${\beta }^{-}$

Hướng dẫn:

${}_{92}{}^{234}U\to {}_{82}{}^{206}Pb+x{}_2{}^4\alpha +y{}_{-1}{}^{0}e$

Áp dụng các định luật bảo toàn có: $\left\{\begin{array}{l}234=206+4x\\ 92=82+2x-y\end{array}\right.$$\iff \left\{\begin{array}{l}x=7\\ y=4\end{array}\right.$.

Vậy có 7 phóng xạ $\alpha$4phóng xạ ${\beta }^{-}$.

3. Bài tập tự luyện

Câu 1: Cho phản ứng hạt nhân: ${}_9^{19} \text{F}{+}_1^1\text{H}{\to }_8^{16}\text{O}+\text{X}.$ X là hạt

A. alpha.               

B. neutron.            

C. deuteri.             

D. proton.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là A

${}_9^{19} \text{F}{+}_1^1\text{H}{\to }_8^{16}\text{O}{+}_2^4\text{He}$

Câu 2: Phản ứng nhiệt hạch là

A. sự biến đổi hạt nhân dưới tác dụng nhiệt.

B. sự phân rã của một hạt nhân thành những hạt nhân khác một cách tự phát.

C. phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành các hạt nhân nhẹ hơn.

D. phản ứng hạt nhân toả năng lượng.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là D

Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng tổng hợp hai hay nhiều hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn, và là phản ứng toả năng lượng.

Câu 3: Trong các phát biểu sau về phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch, có bao nhiêu phát biểu đúng?

(1) Đều là phản ứng hạt nhân toả năng lượng.

(2) Đều là hiện tượng một hạt nhân nặng vỡ ra thành các hạt nhân nhẹ hơn.

(3) Đều là phản ứng tổng hợp hạt nhân.

(4) Đều xảy ra sự biến đổi hạt nhân.

A. 1.                      

B. 2.                      

C. 3.                      

D. 4.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Các phát biểu đúng là (1) và (4).

Câu 4: Trong một phản ứng hạt nhân, luôn có sự bảo toàn

A. số proton.         

B. số nucleon.       

C. số neutron.        

D. khối lượng.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Trong phản ứng hạt nhân có định luật bảo toàn động lượng, bảo toàn điện tích, bảo toàn số khối, bảo toàn năng lượng toàn phần.

Câu 5: Hạt nhân ${}_{92}^{234}\text{U}$ phát ra hạt ${}_2^4\alpha$ và biến đổi thành hạt nhân mới, phương trình phản ứng của quá trình này có dạng:

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối để kiểm tra các phản ứng hạt nhân.

Câu 6: Một trong các phản ứng xảy ra trong lò phản ứng là:

với y là số neutron. Giá trị y bằng

A. 4.                      

B. 6.                      

C. 8.                      

D. 10.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Áp dụng định luật bảo toàn số nucleon: 236 = 143 + 87 + y → y = 6.

Câu 7: Trong mỗi phát biểu sau, em hãy chọn đúng hoặc sai.

a) Trong các phản ứng hạt nhân, điện tích và số khối được bảo toàn nên số neutron cũng được bảo toàn.

b) Cho phản ứng hạt nhân ${}_0^{1}n{+}_{92}^{235}\text{U}{\to }_{38}^{94}\text{Sr}+\text{X}+2_0^{1}n.$ Hạt nhân X có 54 proton và 86 neutron.

c) Trong phản ứng nhiệt hạch: ${}_1^2\text{H}{+}_1^3\text{H}{\to }_2^4\text{He}{+}_0^{1}n+17,6\text{MeV}$, năng lượng cần cung cấp cho phản ứng là $17,6\text{MeV}.$

d) Công nghệ hạt nhân đang được ứng dụng nhiều trong y học, công nghiệp, nông nghiệp, khảo cổ học, thực phẩm.

e) Trong phản ứng hạt nhân chỉ có sự bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối.

f) Phản ứng nhiệt hạch là nguồn năng lượng của Mặt Trời và các sao.

Hướng dẫn:

a) Sai. Vì không có định luật bảo toàn số neutron.

b) Đúng.

c) Sai. Vì đây là năng lượng mà phản ứng này toả ra.

d) Đúng.

e) Sai. Vì còn có sự bảo toàn động lượng và năng lượng toàn phần.

f) Đúng.

Câu 8. Phản ứng hạt nhân nào sau đây không phải là phản ứng nhiệt hạch?

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Phản ứng nhiệt hạch là sự tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn.

Câu 9: Xác định giá trị của số khối A và số hiệu nguyên tử Z trong các phương trình phóng xạ sau:

Hướng dẫn:

Dựa trên định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số nucleon, ta có thể giá trị của số khối A và số hiệu nguyên tử Z của hạt nhân ${}_{\text{Z}}^{\text{A}}\text{X}$ như sau:

a) A = 208; Z = 81.

b) A = 4; Z = 2.

c) A = 206; Z = 82.

d) A = 12; Z = 6.

Câu 10: Trên thực tế, nếu một hạt nhân không bền phóng xạ tạo thành hạt nhân mới. Hạt nhân mới cũng không bền tiếp tục phân rã nhiều lần đến khi tạo thành một hạt nhân bền thì quá trình này dừng lại. Tập hợp các hạt nhân từ hạt nhân không bền đầu tiên đến hạt nhân bền cuối cùng được gọi là một họ phóng xạ. Xét sự phóng xạ của họ phóng xạ thorium (bắt đầu với ${}_{90}^{232}\text{Th}$ và kết thúc tại ${}_{82}^{208} \text{Pb}$) với phương trình phóng xạ thu gọn như sau: ${}_{90}^{232}\text{Th}{\to }_{82}^{208} \text{Pb}+x{\beta }^{-}+y\alpha$.

Hãy xác định giá trị của x và y.

Hướng dẫn:

Dựa trên định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số nucleon, ta lập được hệ phương trình sau: $\left\{\begin{array}{l}232=208+4y\\ 90=82-x+2y\end{array}\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}y=6\\ x=2y-8\end{array}\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}y=6\\ x=4\end{array}\right.\right.\right.$

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 12 hay, chi tiết khác:

• Xác số hạt nhân trong m (g) chất
• Bài toán về năng lượng liên kết hạt nhân
• Năng lượng trong phản ứng hạt nhân
• Bài toán về định luật phóng xạ
• Độ phóng xạ
• Tính tuổi của thiên thể, mẫu cổ vật

---