Đọc dữ kiện sau và trả lời các câu hỏi dưới đây: Đồng vị phóng

Đọc dữ kiện sau và trả lời các câu hỏi dưới đây:

Đồng vị phóng xạ Iodine-131 (${}_{53}^{131}\text{I}$) được sử dụng rộng rãi trong y học hạt nhân để chẩn đoán và tiêu diệt các tế bào ung thư tuyến giáp. Iodine-131 phân rã $\beta^{-}$ và phát ra tia $\gamma$ với chu kì bán rã là $T = 8,02$ ngày.

Một bệnh viện tiếp nhận một liều thuốc chứa $1,00{\mkern 1mu} \mu {\rm{g}}$ (microgam) Iodine-131 tinh khiết. Biết khối lượng mol nguyên tử của Iodine-131 xấp xỉ bằng $131{\mkern 1mu} {\rm{g/mol}}$. Lấy số Avogadro ${N_A} = 6,{022.10^{23}}{\mkern 1mu} {\rm{mo}}{{\rm{l}}^{ - 1}}$.

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Thông hiểu

Sự phát xạ tia $\gamma$ đi kèm trong quá trình phân rã của Iodine-131 thực chất là hiện tượng:

A. Hạt nhân con phát ra dòng hạt electron có năng lượng cao.

B. Hạt nhân con chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái có năng lượng thấp hơn.

C. Hạt nhân mẹ hấp thụ một neutron và giải phóng năng lượng.

D. Lớp vỏ electron của nguyên tử tái tổ hợp và phát ra photon.

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:972824

Phương pháp giải

Giải chi tiết

Sử dụng lí thuyết về bản chất của tia gamma ($\gamma$) trong phóng xạ.

Tia $\gamma$ là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (hạt photon có năng lượng cao). Bức xạ $\gamma$ không phải là một quá trình phân rã độc lập mà thường đi kèm với phân rã $\alpha$ hoặc $\beta$.

Sau khi phân rã $\alpha$ hoặc $\beta$, hạt nhân con thường được tạo ra ở trạng thái kích thích. Khi chuyển từ mức năng lượng kích thích về mức năng lượng thấp hơn (hoặc trạng thái cơ bản), hạt nhân con giải phóng năng lượng dưới dạng photon $\gamma$.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 2:

Vận dụng

Về bản chất của định luật phóng xạ đối với mẫu Iodine-131 này:

	Đúng	Sai
a) Sau thời gian $16,04{\mkern 1mu} {\rm{ng\`a y}}$, toàn bộ số hạt nhân Iodine-131 trong mẫu sẽ bị phân rã hết.
b) Hằng số phóng xạ $\lambda$ của Iodine-131 xấp xỉ bằng $10^{- 6}\text{s}^{- 1}$.
c) Số hạt nhân phân rã trong một ngày đầu tiên nhiều hơn số hạt nhân phân rã trong ngày thứ 9.
d) Nếu bệnh viện làm lạnh liều thuốc này xuống $- 20^{0}\text{C}$, chu kì bán rã của nó sẽ kéo dài hơn.

Đáp án đúng là: S; Đ; Đ; S

Xem lời giải

Câu hỏi:972825

Phương pháp giải

Sử dụng định luật phóng xạ: $N = N_{0}e^{- \lambda t}$.

Công thức tính hằng số phóng xạ: $\lambda = \dfrac{\ln 2}{T}$.

Nắm vững tính chất của quá trình phóng xạ: hoàn toàn không phụ thuộc vào điều kiện môi trường.

Giải chi tiết

a) Sau$16,04ngày$ (t = 2T), số hạt nhân còn lại là $N = \dfrac{N_{0}}{2^{2}} = \dfrac{N_{0}}{4}$. Phóng xạ tuân theo hàm mũ suy giảm nên không bao giờ phân rã hết hoàn toàn trong một thời gian hữu hạn.

$\Rightarrow$ Sai.

b) $\lambda = \dfrac{{\ln 2}}{T} = \dfrac{{\ln 2}}{{8,02 \cdot 86400}} \approx 1,00 \cdot {10^{ - 6}}{\mkern 1mu} {{\rm{s}}^{ - 1}}$. $\Rightarrow$ Đúng.

c) Số hạt nhân ban đầu ở ngày thứ nhất lớn hơn ngày thứ 9 (do ngày 9 là sau 1 chu kì bán rã). Do độ phóng xạ $H = \lambda N$ tỉ lệ thuận với số lượng hạt nhân chưa phân rã, nên số lượng hạt phân rã trong ngày đầu tiên sẽ lớn hơn ngày thứ 9. $\Rightarrow$ Đúng.

d) Chu kì bán rã là tính chất nội tại của hạt nhân, hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi các tác nhân vật lí, hóa học bên ngoài như nhiệt độ, áp suất. $\Rightarrow$ Sai.

Đáp án cần chọn là: S; Đ; Đ; S

Câu hỏi số 3:

Vận dụng

Khi được đưa vào cơ thể bệnh nhân, khối lượng Iodine-131 không chỉ giảm do hiện tượng phân rã phóng xạ vật lí mà còn bị giảm do quá trình đào thải sinh học tự nhiên qua hệ bài tiết. Biết chu kì bán thải sinh học của Iodine-131 là $T_{b} = 24,0$ ngày (thời gian để một nửa lượng chất bị cơ thể đào thải). Tính thời gian (đơn vị: ngày) kể từ lúc tiêm để lượng Iodine-131 trong cơ thể bệnh nhân giảm xuống chỉ còn $10\%$ so với lượng ban đầu. (Làm tròn kết quả đến hàng đơn vị).

Đáp án:

Đáp án đúng là: 20

Xem lời giải

Câu hỏi:972826

Phương pháp giải

+ Sự suy giảm lượng phóng xạ trong cơ thể tuân theo định luật hàm số mũ với hằng số phân rã hiệu dụng $\lambda_{\text{eff}} = \lambda_{\text{vat~lí}} + \lambda_{\text{sinh~hoc}}$.

+ Chu kì bán rã hiệu dụng được tính bằng: $\dfrac{1}{T_{\text{eff}}} = \dfrac{1}{T} + \dfrac{1}{T_{b}}$.

+ Sử dụng công thức $m = m_{0}2^{- \dfrac{t}{T_{\text{eff}}}}$ để tìm thời gian $t$.

Giải chi tiết

Chu kì bán rã hiệu dụng của Iodine-131 trong cơ thể là:

$T_{\text{eff}} = \dfrac{T.T_{b}}{T + T_{b}} = \dfrac{8,02.24,0}{8,02 + 24,0} = \dfrac{192,48}{32,02} \approx 6,011$ ngày.

Khối lượng Iodine-131 còn lại trong cơ thể giảm còn $10\%$ so với ban đầu:

$\left. m = m_{0}2^{- \dfrac{t}{T_{\text{eff}}}}\Rightarrow 0,1m_{0} = m_{0}2^{- \dfrac{t}{6,011}}\Rightarrow 2^{- \dfrac{t}{6,011}} = 0,1 \right.$

Lấy logarit cơ số 2 hai vế:

$\left. - \dfrac{t}{6,011} = \log_{2}(0,1) \approx - 3,322\Rightarrow t = 6,011.3,322 \approx 20 \right.$ ngày.

Đáp án cần điền là: 20

Câu hỏi số 4:

Vận dụng

Giả sử mỗi phân rã của một hạt nhân Iodine-131 giải phóng một năng lượng trung bình là $\Delta E = 0,97{\mkern 1mu} {\rm{MeV}}$. Bệnh nhân được tiêm toàn bộ liều thuốc $1,00{\mkern 1mu} \mu {\rm{g}}$ Iodine-131 này vào tuyến giáp (bỏ qua sự đào thải sinh học trong bài toán này). Tính tổng năng lượng mà mô tuyến giáp hấp thụ được từ quá trình phân rã phóng xạ trong 10,0 ngày đầu tiên, biết rằng chỉ có $50\%$ năng lượng bức xạ sinh ra bị mô bệnh hấp thụ lại. (Lấy $1{\mkern 1mu} eV = 1,{602.10^{ - 19}}J$. Nhập kết quả theo đơn vị Joule và làm tròn đến 1 chữ số thập phân).

Đáp án:

Đáp án đúng là: 206,7

Xem lời giải

Câu hỏi:972827

Phương pháp giải

Tính số hạt nhân Iodine-131 ban đầu $N_{0}$.

Tính số hạt nhân đã phân rã $\Delta N$ trong thời gian $t = 10,0$ ngày.

Tính tổng năng lượng tỏa ra $E_{\text{toa}} = \Delta N.\Delta E$.

Tính năng lượng mô hấp thụ $E_{\text{hap~thu}} = 50\%.E_{\text{toa}}$.

Giải chi tiết

Số hạt nhân ban đầu trong $1,00{\mkern 1mu} \mu {\rm{g}}$ Iodine-131 là:

$N_{0} = \dfrac{m_{0}}{M}N_{A} = \dfrac{10^{- 6}}{131} \cdot 6,022 \times 10^{23} \approx 4,5969 \times 10^{15}$ hạt.

Số hạt nhân đã phân rã trong 10,0 ngày là:

$\Delta N = N_{0}(1 - 2^{- \dfrac{t}{T}}) = 4,5969.10^{15} \cdot (1 - 2^{- \dfrac{10,0}{8,02}}) \approx 2,6598.10^{15}$ hạt.

Tổng năng lượng bức xạ tỏa ra trong 10,0 ngày là:

${E_{{\rm{toa}}}} = \Delta N \cdot \Delta E = (2,{6598.10^{15}}).(0,{97.10^6}).(1,{602.10^{ - 19}}) \approx 413,3{\mkern 1mu} {\rm{J}}$.

Năng lượng mà mô tuyến giáp thực tế hấp thụ được là:

${E_{{\rm{hap thu}}}} = 50\% \cdot {E_{{\rm{toa}}}} = 0,5.413,3 = 206,65{\mkern 1mu} {\rm{J}}$.

Làm tròn đến 1 chữ số thập phân, ta được $206,7{\mkern 1mu} {\rm{J}}$.

Đáp án cần điền là: 206,7

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

Giả sử liều thuốc Iodine-131 trên không tiêm cho bệnh nhân mà được giữ cẩn thận trong một ống nghiệm kín. Hãy ghép các thời điểm $t$ với tỉ số giữa số hạt nhân con Xenon ($_{54}^{131}\text{Xe}$) được sinh ra và số hạt nhân Iodine-131 còn lại trong ống nghiệm tương ứng.

1. Tại thời điểm $t = 8,02$ ngày.

2. Tại thời điểm $t = 16,04$ ngày.

3. Tại thời điểm $t = 24,06$ ngày.

Đáp án đúng là: 1-b; 2-c; 3-a

Xem lời giải

Câu hỏi:972830

Phương pháp giải

Số hạt nhân mẹ còn lại: $N = N_0 2^{-\frac{t}{T}}$.

Số hạt nhân con sinh ra bằng số hạt nhân mẹ đã phân rã: $\Delta N = N_0 - N = N_0 (1 - 2^{-\frac{t}{T}})$.

Lập tỉ số $\frac{\Delta N}{N}$ tại các thời điểm $t$ tương ứng.

Giải chi tiết

Tỉ số cần tìm là: $\frac{\text{So hat Xenon}}{\text{So hat Iodine}}=\frac{\Delta N}{N}=\frac{{{N}_{0}}(1-{{2}^{-\frac{t}{T}}})}{{{N}_{0}}{{2}^{-\frac{t}{T}}}}={{2}^{\frac{t}{T}}}-1$.

Ý 1: Tại $t = 8,02$ ngày ($t = 1T$), tỉ số là $2^1 - 1 = 1$. (Ghép với b)

Ý 2: Tại $t = 16,04$ ngày ($t = 2T$), tỉ số là $2^2 - 1 = 3$. (Ghép với c)

Ý 3: Tại $t = 24,06$ ngày ($t = 3T$), tỉ số là $2^3 - 1 = 7$. (Ghép với a)

Đáp án cần chọn là: 1-b; 2-c; 3-a

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòng- Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.