10.6: Ядерні та хімічні реакції (вправи)

Last updated
Save as PDF

Page ID: 22896

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Це домашні вправи для супроводу глави 10 Університету Кентуккі LibreText для CHE 103 - Хімія для здоров'я союзників. Відповіді нижче запитань.

Питання

10.1: Ядерне випромінювання

(натисніть тут, щоб отримати рішення)

Q10.1.1

Напишіть символ описуваного ізотопу.

12 протонів, 12 електронів, 13 нейтронів
17 протонів, 17 електронів, 20 нейтронів
53 протони, 53 електрони, 78 нейтронів
92 протони, 92 електрони, 146 нейтронів

Q10.1.2

Визначте кількість протонів, нейтронів і електронів в кожному ізотопі.

\(\ce{^{195}_{77}Ir}\)
\(\ce{^{209}_{82}Pb}\)
\(\ce{^{211}_{84}Po}\)
\(\ce{^{237}_{93}Np}\)

Q10.1.3

Заповніть відсутні числа в кожному рівнянні.

\(\ce{^{196}_{82}Pb}\) + \(\ce{^0_{-1}e}\)→\(_{\text{__}}^{\text{__}}\text{Tl}\)
\(\ce{^{28}_{15}P}\)→\(_{\text{__}}^{\text{__}}\text{Si}\) +\(\ce{^0_1e}\)
\(\ce{^{226}_{88}Ra}\)→\(_{\text{__}}^{\text{__}}\text{Rn}\) +\(\ce{^4_2 \alpha}\)
\(\ce{^{73}_{30}Zn}\)→\(_{\text{__}}^{\text{__}}\text{Ga}\) +\(\ce{^0_{-1}e}\)

Q10.1.4

Заповніть пробіли для кожної з ядерних реакцій нижче. Створити тип розпаду в кожному конкретному випадку.

\(\ce{^{198}_{79}Au}\)→ _______ +\(\ce{^0_{-1}e}\)
\(ce{^{57}_{27}Co}\)+\(\ce{^0_{-1}e}\) → _______
\(\ce{^{230}_{92}U}\)→ _______ +\(\ce{^4_2He}\)
\(\ce{^{128}_{56}Ba}\)→ _______ +\(\ce{^0_{1}e}\)
\(\ce{^{131}_{53}I}\)→\(\ce{^{131}_{54}Xe}\) + _______
\(\ce{^{239}_{94}Pu}\)→\(\ce{^{235}_{92}U}\) + _______

Q10.1.5

Напишіть збалансовані ядерні реакції для кожного з наступних.

Францій-220 піддається альфа-розпаду.
Миш'як 76 піддається бета-розпаду.
Уран-231 захоплює електрон.
Прометий-143 випромінює позитрон.

10.2: Розщеплення та злиття

(натисніть тут, щоб отримати рішення)

Q10.2.1

Опишіть основну різницю між поділом і зрощенням.

Q10.2.2

У чому різниця між реакціями поділу, що застосовуються на атомних станціях, від ядерної зброї?

Q10.2.3

Як порівнюються між собою дози радіоізотопів, що застосовуються в діагностичних процедурах і терапевтичному лікуванні?

10.3: Період напіврозпаду

(натисніть тут, щоб отримати рішення)

Q10.3.1

Який відсоток зразка залишається після одного періоду напіврозпаду? Три періоди напіврозпаду?

Q10.3.2

Період напіввиведення полонію-218 становить 3,0 хв. Скільки зразка 0.540 мг залишиться після 9.0 хвилин минуло?

Q10.3.3

Період напіввиведення водню-3, широко відомого як тритій, становить 12,26 років. Якщо 4,48 мг тритію розпалося до 0,280 мг, скільки часу пройшло?

Q10.3.4

Період напіввиведення протактину-234 становить 6,69 годин. Якщо зразок Па-239 0.812 мг розпадається протягом 40.14 годин, яка маса ізотопу залишається?

Q10.3.5

2,86 г певного радіоізотопу розпадається до 0,358 г за період 22,8 хв. Що таке період напіврозпаду радіоізотопу?

Q10.3.6

Використовуйте таблицю 10.3.2 вище, щоб визначити час, необхідний для 100. мг вуглецю-14 для розпаду до 6,25 мг.

Q10.3.7

Радіоізотоп розпадається з 55,9 г до 6,99 г протягом 72,5 годин. Що таке період напіврозпаду ізотопу?

Q10.3.8

Зразок радіоізотопу з періодом напіввиведення 9,0 годин має активність 25,4 мКі через 36 годин. Якою була початкова діяльність вибірки?

Q10.3.9

Який обсяг радіоізотопу слід давати, якщо пацієнту потрібно 125 мКі розчину, який містить 45 мКі в 5,0 мл?

Q10.3.10

Натрій-24 використовується для лікування лейкемії. Пацієнту 36 кг призначають 145 мкCI/кг і доставляють його в лікарню у флаконі, що містить 250 мкCI/мл. Який обсяг потрібно надати пацієнту?

Q10.3.11

Використовуючи інформацію з попереднього питання і знаючи період напіввиведення Na-24 становить 15 годин, обчислити загальну дозу в мкКі, що дається пацієнту. Скільки часу знадобиться, щоб радіоактивність становила приблизно 80 мкКі?

Q10.3.12

Свинець-212 - один з радіоізотопів, що застосовуються при лікуванні раку молочної залози. Пацієнту необхідна доза 15 мкCi і вона поставляється у вигляді розчину з концентрацією 2,5 мкCi/мл. Який обсяг потрібен пацієнту? Враховуючи період напіввиведення свинцю 10,6 годин, якою буде радіоактивність зразка приблизно через чотири дні?

10.4: Фізико-хімічні зміни

(натисніть тут, щоб отримати рішення)

Q10.4.1

Визначте кожне з наступного як фізичну або хімічну зміну.

танення льоду
окріп
приготування яєць
розчинення солі у воді
палаючий сірник
метал, що реагує з HCl
змішування NaCl і KCl
розкладання перекису водню

Q10.4.2

Наведіть дві ознаки, які вказують на хімічну зміну.

Q10.4.3

Що не змінюється, коли речовина зазнає фізичних змін?

10.5: Хімічні рівняння

(натисніть тут для вирішення)

Q10.5.1

Визначте реагенти та продукти в кожній хімічній реакції.

При фотосинтезі вуглекислий газ і вода реагують з утворенням глюкози і кисню.
Оксид магнію утворюється, коли магній піддається впливу газу кисню.

Q10.5.2

Напишіть граматично правильні речення, які повністю описують хімічні реакції, показані в кожному рівнянні. Можливо, вам доведеться шукати назви елементів або сполук.

2Н ₂ О ₂ (л) → 2Н ₂ О (л) + О ₂ (г)
КуСо ₃ → КуО (и) + СО ₂ (г)
2Сс (и) + 2Н ₂ О (л) → 2ССО (ак) + Н ₂ (г)

Q10.5.3

Скільки атомів кожного елемента представлено наступними комбінаціями коефіцієнтів і хімічними формулами?

5 кімн ₂
2-Й ₃
4 (Н ₄) ₂ ТАК ₄
2Ч ₃ СООН
3Fe (НІ _₃)
2К ₃ ПО ₄

Q10.5.4

Збалансуйте наступні рівняння.

Zn (s) + НСл (ак) → ZnCl ₂ (ак) + Н ₂ (г)
Лі (и) + N ₂ (г) → Лі ₃ Н (с)
Са (ОН) ₂ + ГБр → КаБр ₂ + Н ₂ О
С ₄ Н ₁₀ + О ₂ → СО ₂ + Н ₂ О
НЧ ₃ + КуО → С+Н ₂ + Н ₂ О

Q10.5.5

Збалансуйте наступні рівняння.

Fe (s) + Сл ₂ (г) → FeCl ₃ (г)
С ₄ Н ₁₀ О + О ₂ → СО ₂ + Н ₂ О
Ас+ Ано → На ₃ Так ₃ + Н ₂
SiO ₂ + ВЧ → SiF ₄ + Н ₂ О
N ₂ + О ₂ + Н ₂ О → НО ₃

Відповіді

10.1: Ядерне випромінювання

Q10.1.1

Напишіть символ описуваного ізотопу.

\(_{12}^{25}\text{Mg}\)
\(_{17}^{37}\text{Cl}\)
\(_{53}^{131}\text{I}\)
\(_{92}^{238}\text{U}\)

Q10.1.2

77 протонів, 77 електронів, 118 нейтронів
82 протони, 82 електрони, 127 нейтронів
84 протони, 84 електрони, 127 нейтронів
93 протони, 93 електрони, 144 нейтрони

Q10.1.3

\(\ce{^{196}_{82}Pb}\) + \(\ce{^0_{-1}e}\) →\(_{81}^{196}\text{Tl}\)
\(\ce{^{28}_{15}P}\)→\(_{14}^{28}\text{Si}\) +\(\ce{^0_1e}\)
\(\ce{^{226}_{88}Ra}\)→\(_{86}^{222}\text{Rn}\) +\(\ce{^4_2 \alpha}\)
\(\ce{^{73}_{30}Zn}\)→\(_{31}^{73}\text{Ga}\) +\(\ce{^0_{-1}e}\)

Q10.1.4

\(\ce{^{198}_{79}Au}\)→\(_{80}^{198}\text{Hg}\) +\(\ce{^0_{-1}e}\), бета
\(\ce{^{57}_{27}Co}\)+\(\ce{^0_{-1}e}\) →\(_{26}^{57}\text{Fe}\), electron capture
\(\ce{^{230}_{92}U}\)→\(_{90}^{226}\text{Th}\) +\(\ce{^4_2He}\), альфа
\(\ce{^{128}_{56}Ba}\)→\(_{55}^{128}\text{Cs}\) +\(\ce{^0_{1}e}\), позитрон
\(\ce{^{131}_{53}I}\)→\(\ce{^{131}_{54}Xe}\) +\(_{-1}^{0}e\), beta
\(\ce{^{239}_{94}Pu}\)→\(\ce{^{235}_{92}U}\) +\(_{2}^{4}\alpha\) (or can show as \(_{2}^{4}\text{He}\)), alpha

Q10.1.5

\(_{87}^{220}\text{Fr}\;\rightarrow\;_{2}^{4}\text{He}\;+\;_{85}^{216}\text{At}\)
\(_{33}^{76}\text{As}\;\rightarrow\;_{-1}^{0}e\;+\;_{34}^{76}\text{Se}\)
\(_{92}^{231}\text{U}\;+\;_{-1}^{0}e\;\rightarrow\;_{91}^{231}\text{Pa}\)
\(_{61}^{143}\text{Pm}\;\rightarrow\;_{1}^{0}e\;+\;_{60}^{143}\text{Nd}\)

10.2: Розщеплення та злиття

Q10.2.1

Під час поділу великі ядра розщеплюються на більш дрібні ядра. Під час злиття ядра об'єднуються, утворюючи великі ядра.

Q10.2.2

Розподіл на атомних електростанціях контролюється за допомогою обмеження наявності нейтронів. Ядерна зброя є неконтрольованою після початку процесу.

Q10.2.3

Діагностичні кількості набагато менше терапевтичних кількостей.

10.3: Період напіврозпаду

Q10.3.1

1 період напіврозпаду: 50%

3 періоди напіврозпаду: 12.5%

Q10.3.2

Час	Період напіврозпаду	Сума
0 хвилин		0,540 мг
3 хвилини	1	0,270 мг
6 хвилин	2	0,135 мг
9 хвилин	3	0,0675 мг

Q10.3.3

Сума	Період напіврозпаду	Час
4,48 мг		0 років
2,24 мг	1	12.26 років
1,12 мг	2	24, 52 роки
0,560 мг	3	36.78 років
0,280 мг	4	49, 04 років

Q10.3.4

Час	Період напіврозпаду	Сума
0 годин		0,812 мг
6.69 годин	1	0,406 мг
13.38 годин	2	0,203 мг
20.07 годин	3	0, 102 мг
26.76 годин	4	0,0508 мг
33.45 годин	5	0,0254 мг
40.14 годин	6	0,0127 мг

Q10.3.5

Сума	Період напіврозпаду
2,86 г
1,43 г	1
0,715 г	2
0,358 г	3

Потрібно три періоди напіврозпаду, щоб перейти від 2,86 г до 0,358 г за загальний час 22,8 хвилин.

\(22.8\;min\;\div\;3\;=7.60 \;min\)

Один період напіввиведення становить 7.60 хвилин.

Q10.3.6

Сума	Період напіврозпаду	Час
100. мг		0 років
50,0 мг	1	5730 років
25,0 мг	2	11460 років
12,5 мг	3	17 190 років
6,25 мг	4	2 920 років

Q10.3.7

Сума	Період напіврозпаду
55,9 г
28,0 г	1
14,0 г	2
6,99 г	3

Потрібно три періоди напіврозпаду, щоб перейти від 55,9 г до 6,99 г за загальний час 72,5 години.

\(72.5\;hr\;\div\;3\;=24.2 \;hr\)

Один період напіввиведення становить 24,2 години.

Q10.3.8

Заповніть час і періоди напіврозпаду зверху вниз. Почніть у нижній частині стовпця суми, щоб заповнити його, тому що ми знаємо, де ми закінчуємо, але не з того, де ми почали.

Час	Період напіврозпаду	Діяльність
0 годин		406 мКі
9.0 годин	1	203 мКі
18 годин	2	102 мКі
27 годин	3	50,8 мКі
36 годин	4	25,4 мКі	\(\leftarrow\)ПОЧНІТЬ ТУТ

Q10.3.9

\(125\;mCi\left(\frac{5.0\;mL}{45\;mCi}\right)=14\;mL\)

Q10.3.10

\(36\;kg\left(\frac{145\;\mu Ci}{kg}\right)\left(\frac{1\;mL}{250\;\mu Ci}\right)=21\;mL\)

Q10.3.11

\(21\;mL\left(\frac{250\;\mu Ci}{mL}\right)=5250\;\mu Ci\) is the total dose received

Сума	Період напіврозпаду	Час
5250 мкКі		0 годин
2625 мкКі	1	15 годин
1313 мкКі	2	30 годин
656 мкКі	3	45 годин
328 мкКі	4	60 годин
164 мкКі	5	75 годин
82 мкКі	6	90 годин

Q10.3.12

Обсяг наведено:\(15\;\mu Ci\left(\frac{1\;mL}{2.5\;\mu Ci}\right)=6.0\;mL\)

Витрачений час в годинами:\(4\;days\left(\frac{24\;hr}{day}\right)=96\;hr\)

Час	Період напіврозпаду	Діяльність
0 годин		15 мкКі
10.6 годин	1	7,5 мкКі
21.2 години	2	3,8 мкКі
31.8 годин	3	1,9 мкКі
42,4 години	4	0,94 мкКі
53.0 години	5	0,47 мкКі
63.6. годин	6	0,23 мкКі
74.2 години	7	0,12 мкКі
84.8 години	8	0,059 мкКі
95.6 годин	9	0,029 мкКі

10.4: Фізико-хімічні зміни

Q10.4.1

фізичний
фізичний
хімічний
фізичний
хімічний
хімічний
фізичний
хімічний

Q10.4.2

Будь-які дві від зміни кольору, утворення газу (тобто бульбашок), утворення осаду, запаху, зміни температури.

Q10.4.3

хімічний склад (тобто хімічна формула однакова)

10.5: Хімічні рівняння

Q10.5.1

реагенти: вуглекислий газ і вода; продукти: глюкоза і кисень
реагенти: магній і кисень; продукт: оксид магнію

Q10.5.2

Описи можуть відрізнятися.

Два молі рідкої перекису водню розкладається, утворюючи два молі рідкої води і один моль газоподібного водню.
Один моль твердого карбонату міді (II) розкладається з утворенням по одному молю з твердого оксиду міді (II) та газоподібного вуглекислого газу.
Два молі твердого цезію вступають в реакцію з 2 молями рідкої води, утворюючи 2 молі водного гідроксиду цезію і 1 моль газоподібного водню.

Q10.5.3

10 Бер
2 Н, 6 Ч
8 Н., 32 ГОД, 4 С, 16 О
4° С, 8 Ч, 4 О
3 лют., 9 ч., 27 Вир
6 К, 2 П, 8 О

Q10.5.4

Zn (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl ₂ (ак) + Н ₂ (г)
6 Лі (и) + N ₂ (г) → 2 Лі ₃ Н (и)
Са (ОН) ₂ + 2 ГБр → КаБр ₂ + 2 Н ₂ О
2 С ₄ Н ₁₀ + 13 О ₂ → 8 СО ₂ + 10 Н ₂ О
2 Н ₃ + 3 КуО → 3 КуО + Н ₂ + 3 Н ₂ О

Q10.5.5

2 Fe (s) + 3 Сл ₂ (г) → 2 FeCl ₃ (г)
С ₄ Н ₁₀ О + 6 О ₂ → 4 СО ₂ + 5 Н ₂ О
2 Як + 6 В → 2 В ₃ Так ₃ + 3 H ₂
SiO ₂ + 4 ВЧ → SiF ₄ + 2 Н ₂ О
2 Н ₂ + 5 О ₂ + 2 Н ₂ О → 4 НО ₃