Номер 1278, страница 196 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1278. Вставьте вместо знаков вопроса необходимые частицы и закончите уравнения следующих ядерных реакций:

а) ${^{27}\text{Al} + {^4\text{He}} = ? + \text{n};}$

б) ${^{14}\text{N} + ? = {^{17}\text{O}} + {^1\text{H}};}$

в) ${^{242}\text{Pu} + {^{22}\text{Ne}} = ? + 4\text{n}.}$

Для решения этой задачи необходимо воспользоваться законами сохранения массового числа (A) и зарядового числа (Z) в ядерных реакциях. Сумма массовых чисел и сумма зарядовых чисел частиц, вступающих в реакцию, должна быть равна соответствующим суммам для частиц, образующихся в результате реакции.

а) Запишем уравнение реакции, подставив зарядовые и массовые числа для известных элементов и частиц: алюминий ($_{13}^{27}\text{Al}$), альфа-частица (ядро гелия, $_{2}^{4}\text{He}$) и нейтрон ($_{0}^{1}\text{n}$). Неизвестный продукт обозначим как $_{Z}^{A}X$.

$_{13}^{27}\text{Al} + _{2}^{4}\text{He} \rightarrow _{Z}^{A}X + _{0}^{1}\text{n}$

Применим закон сохранения массового числа (сумма верхних индексов):

$27 + 4 = A + 1$

$31 = A + 1$

$A = 30$

Применим закон сохранения зарядового числа (сумма нижних индексов):

$13 + 2 = Z + 0$

$Z = 15$

Элемент с зарядовым числом $Z = 15$ — это фосфор (P). Следовательно, неизвестная частица — это изотоп фосфора $_{15}^{30}\text{P}$.

Ответ: $_{13}^{27}\text{Al} + _{2}^{4}\text{He} = _{15}^{30}\text{P} + _{0}^{1}\text{n}$.

б) Запишем уравнение, подставив зарядовые и массовые числа для известных элементов: азот ($_{7}^{14}\text{N}$), кислород ($_{8}^{17}\text{O}$) и протон (ядро водорода, $_{1}^{1}\text{H}$). Неизвестную частицу обозначим как $_{Z}^{A}X$.

$_{7}^{14}\text{N} + _{Z}^{A}X \rightarrow _{8}^{17}\text{O} + _{1}^{1}\text{H}$

Применим закон сохранения массового числа:

$14 + A = 17 + 1$

$14 + A = 18$

$A = 4$

Применим закон сохранения зарядового числа:

$7 + Z = 8 + 1$

$7 + Z = 9$

$Z = 2$

Частица с массовым числом $A=4$ и зарядовым числом $Z=2$ — это ядро гелия, или альфа-частица ($_{2}^{4}\text{He}$).

Ответ: $_{7}^{14}\text{N} + _{2}^{4}\text{He} = _{8}^{17}\text{O} + _{1}^{1}\text{H}$.

в) Запишем уравнение, подставив зарядовые и массовые числа для известных элементов: плутоний ($_{94}^{242}\text{Pu}$), неон ($_{10}^{22}\text{Ne}$) и нейтрон ($_{0}^{1}\text{n}$). Учтем, что в результате реакции образуется четыре нейтрона. Неизвестный продукт обозначим как $_{Z}^{A}X$.

$_{94}^{242}\text{Pu} + _{10}^{22}\text{Ne} \rightarrow _{Z}^{A}X + 4(_{0}^{1}\text{n})$

Применим закон сохранения массового числа:

$242 + 22 = A + 4 \cdot 1$

$264 = A + 4$

$A = 260$

Применим закон сохранения зарядового числа:

$94 + 10 = Z + 4 \cdot 0$

$104 = Z$

Элемент с зарядовым числом $Z=104$ — это резерфордий (Rf). Следовательно, образовавшийся изотоп — это $_{104}^{260}\text{Rf}$.

Ответ: $_{94}^{242}\text{Pu} + _{10}^{22}\text{Ne} = _{104}^{260}\text{Rf} + 4(_{0}^{1}\text{n})$.