CHỦ ĐỀ 2. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Dạng

I
1

2

PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Tóm tắt lý thuyết
Phản ứng hạt nhân

1. Khái niệm và phân loại phản ứng hạt nhân
Phản ứng hạt nhân
Quá trình biến đổi từ hạt nhân này thành hạt nhân khác
Phản ứng hạt nhân kích thích là quá trình các hạt nhân tương tác với hạt nhân khác
tạo thành 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 ra của một hạt nhân không bế
vững thành các hạt nhân mới (ví dụ: Hiện tượng phân
238
rã hạt nhân 92U )
2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân
A1
Z1

A  ZA22 B 

A3
Z3

C  ZA44 D

Bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4
Bảo toàn số nucleon: A1 + A2 = A3 + A4
Bảo toàn năng lượng toàn phần
Bảo toàn động lượng

2

Phản ứng phân hạch hạt nhân

- Phản ứng phân hạch: là quá trình trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành các hạt nhân nhẹ hơn.
1. Sự phân hạch của Uranium

2. Phản ứng phân hạch dây chuyền
Hệ số nhân notron
Phản ứng dây chuyền
k<1
Tắt nhanh
k=1
Tự duy trì, điều khiển được (công suất phát ra không đổi)
k>1
Tự duy trì, không điều khiển được (công suất phát ra tăng
nhanh)

3

Phản ứng tổng hợp hạt nhân (phản ứng nhiệt hạch)

Phản ứng tổng hợp hạt nhân (phản ứng nhiệt hạch): là quá trình trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ

kết hợp lại với nhau để tạo thành hạt nhân nặng hơn.
Hỗn hợp chất có mật độ hạt nhân đủ lớn
Điều kiện để tạo ra phản ứng nhiệt hạch
Nhiệt độ rất cao (cỡ 108K đến 109K)
Duy trì trạng thái này đủ dài

II

Đề trên lớp

1

Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn (4,5 điểm)

Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 18. Mỗi câu hỏi thí sinh chỉ chọn một phương án.
(Mỗi câu trả lời đúng thí sinh được 0,25 điểm)
Câu 1: (SBT-CTST) 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 tỏa năng lượng.
Câu 2: (SBT-CTST) Trong một phản ứng hạt nhân, luôn có sự bảo toàn
A. số proton.
B. số nucleon.
C. số neutron.
D. khối lượng.
Câu 3: (SBT-KNTT) Phần lớn năng lượng giải phóng trong phản ứng phân hạch là
A. năng lượng tỏa ra do phóng xạ của các mảnh.
B. động năng của các neutron phát ra.
C. động năng của các mảnh.
D. năng lượng các photon của tia  .
Câu 4 (SBT-KNTT) Tìm câu sai. Những điều kiện cần phải có để tạo ra phản ứng hạt nhân dây
chuyền là
A. sau mỗi lần phân hạch, số n giải phóng phải lớn hơn hoặc bằng 1.
B. lượng nhiên liệu (uranium, ptutonium) phải đủ lớn để tạo nên phản ứng dây chuyền.
C. nhiệt độ phải được đưa lên cao.
D. phải có nguồn tạo ra neutron.
Câu 5 (SBT-KNTT) Phản ứng nhiệt hạch là
A. phản ứng hạt nhân tự phát.
B. phản ứng tổng hợp hạt nhân.
C. phản ứng phân hạch.
D. phản ứng tổng hợp hai hạt nhân nặng.
Câu 6: (SBT-KNTT) Nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời là do
A. các phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong lòng nó.
B. các phản ứng phân hạch xảy ra trong lòng nó.
C. các phản ứng hóa học xảy ra trong lòng nó.
D. các phản ứng hạt nhân tự phát dây chuyền trong lòng nó.
19
1
16
Câu 7: (SBT-CTST) Cho phản ứng hạt nhân 9 F  1 H  8 O  X . X là hạt
A. alpha.
B. neutron.
C. deuteri.
D. proton.
Câu 8: (SBT-KNTT) Phản ứng nào sau đây không phải là phản ứng nhiệt hạch ?

2
2
4
2
6
4
A. 1 H  1 H  2 He .
B. 1 H  3 Li  2 2 He .
4
14
17
1
2
3
4
C. 2 He  7 N  8 O  1 H .
D. 1 H  1 H  2 He .
Câu 9: (SBT-KNTT) Tìm phát biểu sai.
A. Phản ứng nhiệt hạch là sự tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hai hạt nhân nặng hơn, còn phản ứng
phân hạch là sự phá vỡ một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân nhẹ hơn.
B. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch lớn hơn năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch.
C. Phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.
D. Hiện nay con người đã kiểm soát được phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch.
Câu 10: Trong các phát biểu về phản ứng phân hạch dưới đây, phát biểu nào không đúng?
A. Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.
B. Để xảy ra phản ứng phân hạch kích thích của hạt nhân X cần truyền cho X một năng lượng đủ lớn
vào cỡ vài MeV.
C. Phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân thu năng lượng.
D. Khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để phản ứng phân hạch dây chuyền duy trì được trong đó
gọi là khối lượng tới hạn.
Câu 11: (SBT-CTST) Một trong các phản ứng xảy ra trong lò phản ứng là:
1
235
236
143
87
1
0 n  92U  92U  57 La  35 Br  y 0 n

Với y là số neutron. Giá trị y bằng
A. 4.
B. 6.
C. 8.
Câu 12: Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị của khối lượng?
A. kg.
B. MeV/c.
C. MeV/c2

 

D. 10.
D. u.

Câu 13: (SBT-CD) Một nhà máy điện hạt nhân tiêu thụ trung bình 58,75 g
235

235

U mỗi ngày. Biết hiệu

suất của nhà máy là 25%; mỗi hạt nhân U phân hạch giải phóng 200,0 MeV. Giả thiết sau mỗi phân
hạch trung bình có 2,5 neutron được giải phóng thì sau một ngày số neutron thu được trong lò phản
235

ứng là bao nhiêu ? Cho rằng neutron chỉ mất đi do bị hấp thụ bởi các U trong chuỗi phân hạch dây
chuyền.
A. 2,26.1022 neutron. B. 2,62.1022 neutron.
C. 2,26.1023 neutron.
D. 2,62.1023 neutron.
2
3
4
1
Câu 14: (SBT-CTST) Xét phản ứng nhiệt hạch 1 H  1 H  2 He  0 n . Để tổng hợp được 50 g He thì
2
3
khối lượng 1 H và 1 H phải sử dụng là bao nhiêu ? Coi khối lượng mol gần bằng số khối của hạt nhân.
23
1
Biết số Avogadro là N A 6,022.10 mol

A. 37,5 g và 25 g.
C. 20 g và 37,5 g.

1

A

14

1

B. 25 g và 37,5 g.
D. 37,5 g và 20 g.

Câu 15: Cho phản ứng hạt nhân 0 n Z X  6 C 1 p . Số Z và A của hạt nhân X lần lượt là
A. 7 và 15.
B. 6 và 14.
C. 7 và 14.
D. 6 và 15.
4
14
1
A
He

N

H

X
7
1
Z
Câu 16: Trong phản ứng hạt nhân 2
, nguyên tử số và số khối của hạt nhân X lần lượt
là
A. Z = 8, A = 17.
B. Z = 8, A = 18.
C. Z = 17, A = 8. D. Z = 9, A = 17.
Câu 17: (SBT-CTST) Xét lần lượt hai phản ứng sau :
235

1

Phản ứng 1: 92U  0 n 
trong phản ứng 1 là 50 g.

143
60

Nd  4090 Zr  3 01n  8  10 e  8ve  200MeV . Khối lượng của

235
92

U sử dụng

1
1
2
2
Phản ứng 2: 1 H  0 n  1 D  2, 23MeV . Khối lượng 1 D tạo thành từ phản ứng 2 là 50 g.
23
1
Biết số Avogadro là N A 6,022.10 mol .

Nhận định nào sau đây đúng ?

235
A. Phản ứng 1 thuộc loại phản ứng nhiệt hạch, năng lượng tỏa ra khi phản ứng hết 50 g 92U là
2,56.1025 MeV.
2
B. Phản ứng 2 thuộc loại phản ứng phân hạch, năng lượng tỏa ra khi thu được 50 g 1 D là 3,36.1025

MeV.
C. Xét về năng lượng tỏa ra của một phản ứng thì phản ứng nhiệt hạch có giá trị lớn hơn phản ứng
phân hạch.
D. Tổng năng lượng tỏa ra ở phản ứng 2 lớn gấp 1,3125 lần tổng năng lượng tỏa ra ở phản ứng 1.
Câu 18: (SBT-CTST) Bom hydrogen (bom H) là một loại vũ khí hạt nhân có sức tàn phá lớn hơn bom
nguyên tử (bom A) rất nhiều lần, dù hiện nay cả bom hydrogen và bom nguyên tử đều không được sử
dụng trong các cuộc chiến tranh. Sở dĩ bom hydrogen có sức tàn phá lớn như vậy là do nó là sự kết hợp
235
của phản ứng phân hạch của 92U (giai đoạn 1) để tạo ra môi trường có nhiệt độ rất cao, cung cấp động
năng cho các hạt tham gia phản ứng nhiệt hạch (giai đoạn 2) theo phương trình phản ứng
2
3
4
1
1 H  1 H  2 He  0 n  17,6 MeV . Giả sử năng lượng tỏa ra từ quá trình phân hạch còn lại sau khi
4
tạo phản ứng nhiệt hạch là 2,8.10 10J và khối lượng 2 He được tạo thành từ một vụ nổ hydrogen trong

thí nghiệm vũ khí hạt nhân là 200 g thì sức tàn phá của quả bom này tương đương với khoảng bao
nhiêu tấn thuốc nổ TNT ? Biết rằng năng lượng tỏa ra khi một tấn thuốc nổ TNT cháy hoàn toàn là
23
1
4,2.109J. Cho số Avogadro là N A 6,022.10 mol .
A. 20 197,14 tấn.

2

B. 20 190,48 tấn.

Câu trắc nghiệm đúng sai (4 điểm)

C. 20 166,6 tấn.

D. 20 183,81 tấn.

Câu 1: (SBT-CTST) Trong mỗi phát biểu sau, em hãy chọn đúng hoặc sai.
a. Trong các phản ứng hạt nhân, điện tích và số khối S
được bảo toàn nên số neutron cũng được bảo toàn.
b. Công nghệ hạt nhân đang được ứng dụng nhiều Đ
trong y học, công nghiệp, nông nghiệp, khảo cổ học,
thực phẩm.
c. Trong phản ứng hạt nhân chỉ có sự bảo toàn điện S
tích và bảo toàn số khối.
d. Phản ứng nhiệt hạch là nguồn năng lượng của Đ
Mặt Trời và các sao.
Câu 2: (SBT-KNTT) Trong các nhận định sau, nhận định nào đúng, nhận định nào sai ?
a. Trong một phản ứng hạt nhân luôn cần từ hai S
hạt nhân tham gia phản ứng trở lên.
b. Trong phản ứng hạt nhân, số khối, điện tích S
và khối lượng của hệ được bảo toàn.
c. Phản ứng tổng hợp hạt nhân là phản ứng Đ
trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp
lại thành một hạt nhân nặng hơn.
d. Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự
phân rã của một hạt nhân không bền vững
thành các hạt nhân mới.

Đ

239
Câu 3: (SBT-CD) Hạt nhân 94 Pu hấp thụ một neutron nhiệt rồi phân hạch thành hai hạt nhân
103
và 40 Zr . Cho biết phản ứng trên tỏa ra năng lượng là 188,4 MeV.

134
54

Xe

a. Phương trình phản ứng là:
Đ
1
239
134
103
1
0 n  94 Pu  54 Xe  40 Zr  3 0 n
b. Số neutron phát ra sau phản ứng phân hạch là 3 Đ
neutron.
c. Năng lượng tỏa ra của phản ứng phân hạch theo đơn S
vị Jun là 3,01.10-17J
d. Năng lượng tỏa ra khi 9,00 kg
hoàn toàn là 6,83.1014J

239
94

Pu phân hạch
Đ

2
2
3
Câu 4: Một phản ứng tổng hợp hạt nhân có phương trình: 1 D  1 D  1T  X .
Cho biết năng lượng tỏa ra sau phản ứng là 4,02 MeV.
Các ý a), b), c), d) dưới đây là đúng hay sai?
a. Hạt nhân X có điện tích +1e.
Đ
-13
b. Năng lượng toả ra của một phản ứng là 6,432.10 J Đ
2
S
c. Năng lượng toả ra khi 1,00 g 1 D được tổng hợp
hoàn toàn là 2,0.1011 J.
d. Biết rằng nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là S
3,33.105 J/kg. Năng lượng toả ra khi tổng họp hoàn
2
toàn 1,00 g 1 D có thể làm nóng chảy hoàn toàn

2,91.106 kg nước đá ở 0 °C.

3

Câu trắc nghiệm trả lời ngắn (1,5 điểm)

235
Câu 1: (SBT-CD) Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt có công suất 500,0 kW và sử dụng nhiên liệu là 92U .
235
Coi mỗi hạt nhân 92U phân hạch tỏa ra năng lượng trung bình là 175 MeV và uranium chỉ bị tiêu hao

bởi quá trình phân hạch. Tính khối lượng
Đáp án: 1 , 8 1

235
92

U mà lò tiêu thụ nếu hoạt động liên tục trong 72 giờ

2
3
4
1
Câu 2: (SBT-CD) Bom nhiệt hạch dùng phản ứng 1 D  1T  2 He  0 n . Cho biết năng lượng tỏa ra
từ phản ứng trên là 17,5122 MeV. Năng lượng tỏa ra nếu có 1,000 kg He được tạo thành do vụ nổ
235
tương đương với năng lượng tỏa ra khi bao nhiêu kg 92U phân hạch hết nếu mỗi phân hạch tỏa ra

200,0 MeV ?
Đáp án: 5

,

1

4

Câu 3: (SBT-CD) Một nhà máy điện hạt nhân tiêu thụ trung bình 58,75 g
suất của nhà máy là 25%; mỗi hạt nhân
điện của nhà máy theo đơn vị MW.
Đáp án: 1 3 , 9

235

235

U mỗi ngày. Biết hiệu

U phân hạch giải phóng 200,0 MeV. Tính công suất phát

2
2
4
Câu 4: (SBT-CTST) Xét phản ứng nhiệt hạch 1 H  1 H  2 He có năng lượng tỏa ra là 3,25 MeV.
2
Nếu quá trình nhiệt hạch sử dụng hết 150 g 1 H thì tổng năng lượng thu được là bao nhiêu (1025J)? Coi
23
1
khối lượng mol gần bằng số khối của hạt nhân. Biết số Avogadro là N A 6,022.10 mol (Kết quả
làm tròn 2 chữ số thập phân).
Đáp án: 7 , 3 4
235
Câu 5: (SBT-CTST) Cho một hạt neutron có động năng lớn đến bắn phá hạt nhân 92U đang đứng
1
235
140
94
1
yên để tạo ra phản ứng phân hạch: 0 n  92U  54 Xe  38 Sr  x 0 n . Trong phản ứng phân hạch này,

năng lượng của phản ứng được xác định bằng hiệu của năng lượng liên kết giữa các hạt nhân sản phẩm
235
với các hạt nhân tham gia phản ứng. Biết năng lượng liên kết riêng của 92U là 7,59 MeV/nucleon,
140
54

Xe là 8,29 MeV/nucleon,

94
38

Sr là 8,59 MeV/nucleon. Tính năng lượng phản ứng (kết quả làm tròn

đến hàng đơn vị).
Đáp án: 1 8 4
Câu 6: Nếu mỗi hạt nhân 235U phân hạch giải phóng trung bình 200,0 MeV thì năng lượng toả ra khi
2,50 g 235U phân hạch hoàn toàn có thể thắp sáng một bóng đèn 100 W trong bao lâu? (Kết quả tính
theo đơn vị năm và lấy đến một chữ số sau dấu phẩy thập phân).
Đáp án: 6 5