TRUNG TÂM HỌC LIỆU HÓA HỌC TRỰC TUYẾN CHỌN LỌC-ĐẦY ĐỦ-CHẤT LƯỢNG http://HOAHOC.edu.vn ─ http://LUUHUYNHVANLONG.com “Học Hóa đam mê” Thầy LƯU HUỲNH VẠN LONG (Giảng viên Trường ĐH Thủ Dầu Một – Bình Dương) TUYỂN CHỌN VÀ GIỚI THIỆU SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐẠT GIẢI CÁC CẤP MÔN HÓA HỌC 10 KHÔNG tức giận muốn biết KHÔNG gợi mở cho KHÔNG bực KHÔNG hiểu rõ KHÔNG bày vẽ cho Khổng Tử SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị: Trường THPT chuyên Lương ThếVinh Mã số: (Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi) SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Một số vấn đề PHÓNG XẠ HẠT NHÂN dùng việc bồi dưỡng học sinh giỏi môn hóa học TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Người thực hiện: Trương Huy Quang Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục  - Phương pháp dạy học môn: Hóa học  - Lĩnh vực khác:  Có đính kèm: Các sản phẩm in SKKN  Mô hình  Phần mềm  Phim ảnh  Hiện vật khác Năm học: 2012-2013 BM02-LLKHSKKN SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN Họ tên: Trương Huy Quang Ngày tháng năm sinh: 05-05-1955 Nam, nữ: Nam Địa chỉ:XI/29-Đồng khởi-KP3-Phường Tân Hiệp-TP Biên Hòa-Đồng Nai Điện thoại: Fax: Chức vụ:Tổ trưởng chuyên môn Đơn vị công tác:Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh 0613894500 ĐTDĐ: 0913153072 E-mail: truonghuyquang.ltv@gmail.com II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Cử nhân - Năm nhận bằng: 1977 - Chuyên ngành đào tạo: Hóa học III KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy môn hóa học THPT Số năm có kinh nghiệm: 36 năm - Các sáng kiến kinh nghiệm có năm gần đây: * Động hóa học * Cân hóa học * Phương pháp giải toán lượng * Bài tập tinh thể * Peptit& Protein * Sự lai hóa BM03-TMSKKN Tên SKKN : MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ PHÓNG XẠ HẠT NHÂN DÙNG TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI -Trong kỳ thi học sinh giỏi cấp quốc gia (1997, 2000, 2001, 2002, 2004, 2006, 2010, 2011, 2012), vấn đề PHÓNG XẠ HẠT NHÂN thường đề cập đến -Kỳ thi chọn đội tuyển HSG dự thi quốc tế (2001, 2005, 2007, 2009, 2011), kỳ thi quốc tế , kỳ thi olympic hàng năm (1996, 2001, 2002, 2004), tập phóng xạ thường đề cập đến -Kỳ thi máy tính cầm tay khu vực, quốc gia có tập nội dung Chính lý mà muốn sâu vào chuyên đề II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Cơ sở lý luận “Vấn đề PHÓNG XẠ HẠT NHÂN ” nội dung quan trọng chương trình giảng dạy cho lớp 10; lại kiến thức gần gũi với thực tế; cần phải nắm vững để thấu hiểu tác dụng sống Trong giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi HSG dự thi quốc gia đề thi chuyên đề không thiếu kỳ thi hàng năm Mặt khác, nội đề thi HSGQG, Quốc tế vấn đề SGK nâng cao khối 10,11,12 thực tế không đáp ứng nổi, kể kiến thức thời gian thực Vì nghiên cứu sâu phóng xạ hạt nhân việc làm cần thiết việc chuẩn bị kiến thức kỹ cho việc bồi dưỡng HSGQG Nội dung, biện pháp thực giải pháp đề tài a/ Nội dung: - Các kiến thức chuyên đề - Một số đề thi HSGQG từ năm 1997 đến - Phương pháp giải số đề thi HSGQG, Quốc tế - Nội dung chuyên đề đính kèm b/Biện pháp: Chuyên đề áp dụng cho học sinh lớp chuyên hóa khối THPH năm 2007 qua việc sưu tầm tài liệu, giới thiệu tập, yêu cầu học sinh giải theo nhóm, thuyết trình, Giáo viên giải đáp III HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Qua việc giới thiệu chuyên đề sử dụng việc bồi dưỡng học sinh giỏi, đạt số kết sau: * Năm học 2007-2008: + Đạt 20 giải HSG cấp tỉnh (2 nhất+4 nhì+7 ba+ 7KK) + Đạt huy chương olympic khu vực (2HCV+1HCB) +Đạt giải máy tính cầm tay (MTCT) khu vực (1 nhất+1 nhì+1ba+1KK) +Đạt giải HSGQG (1 nhì+2ba+3KK) * Năm học 2008-2009: +Đạt 25 giải HSG cấp tỉnh (3 nhất+ nhì+ 7ba+11KK) +Đạt giải MTCT khu vực (2 nhất+1 nhì+2ba) +Đạt giải HSGQG (2 nhì+ 3ba) * Năm học 2009-2010: +Đạt 25 giải HSG cấp tỉnh (2 nhất+ 3nhì+ 8ba+12KK) +Đạt huy chương olympic khu vực (1HCV+2HCB) +Đạt giải MTCT khu vực ( 2ba+1KK) +Đạt giải HSGQG (1ba+5KK) *Năm học 2010-2011: +Đạt 25 giải HSG cấp tỉnh (2 nhất+ 2nhì+ 8ba+12KK) +Đạt huy chương olympic khu vực (2HCV+3HCB) +Đạt giải MTCT khu vực (1 nhất+1nhì+2ba+1KK) +Đạt giải HSGQG (3ba+4KK) *Năm học 2011-2012: +Đạt 30 giải HSG cấp tỉnh( nhất+ nhì+…) +6/6 huy chương olympic khu vực (3 HCV+3HCB) +5/5 giải MTCT khu vực (1 +3ba+1KK) +6/8 giải HSGQG (2ba+4KK) *Năm học 2012-2013: + Đạt 30 giải HSG cấp tỉnh( nhất+ nhì+…) +6/6 huy chương olympic khu vực (3 HCV+3HCB) +3/5 giải MTCT khu vực (1 nhì +2ba) +7/8 giải HSGQG (2ba+5KK) IV ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG - Đề tài áp dụng thực tế trường THPT chuyên Lương Thế Vinh đạt hiệu đơn vị; đề tài có khả áp dụng phạm vi rộng đạt hiệu - Đề xuất: Cần nghiên cứu mảng đề tài thường đề cập đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, cấp quốc gia Từ sâu nghiên cứu đề tài chuyên biệt riêng lẻ, nhỏ - Trên sở phân tích đề thi HSG cấp, qua năm Qua giáo viên soạn đề tài lẻ, giới thiệu cho học sinh nghiên cứu giải vấn đề, cuối tổng kết đề tài - Phạm vi sử dụng đề tài: Dùng cho HSG trường THPT, học sinh lớp chuyên hóa học ,dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên - Hàng năm yêu cầu giáo viên phụ trách công tác bồi dưỡng HSG viết chuyên đề lẻ, nhỏ, chuyên sâu, sau vài năm giáo viên có mảng đề tài bồi dưỡng học sinh giỏi phong phú chất lượng - Đối với lớp chuyên hóa giao chuyên đề cho học sinh theo đơn vị nhóm, tổ Từ học sinh tìm tòi tài liệu, viết chuyên đề qua học sinh hiểu sâu vấn đề mà tổ nhóm nghiên cứu, đồng thời giúp học sinh bước đầu làm quen với việc nghiên cứu khoa học V TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Đăng Độ-Trịnh Ngọc Châu-Nguyễn Văn Nội: Bài tập sở lí thuyết trình hóa học, NXBGD,2005 Đặng Trần Phách: Bài tập hóa sở , NXBGD,1983 Lâm ngọc Thiềm-Trần Hiệp Hải: Bài tập hóa học đại cương , NXBĐHQG Hà nội,2004 Nguyễn Duy Ái-Nguyễn Tinh Dung-Trần Thành Huế-Trần Quốc SơnNguyễn Văn Tòng: Một số vấn đề chọn lọc hóa học,tập 1, NXBGD,1999 Trần Thành Huế: Sơ lược lượng số hệ hóa học Hóa học( tài liệu dùng cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi THPT)-tập 2-2002 Trần Thành Huế-Nguyễn Trọng Thọ-Phạm Đình Hiến Olympic hóa học việt nam quốc tế NXBGD-2000 Tuyển tập đề thi olympic 30/4 NXBGD-2006 Tuyển tập đề thi học sinh giỏi quốc gia chọn đội tuyển quốc tế (2000-2006) Đào Đình Thức Bài tập hóa học đại cương NXBGD-1999 10 Nguyễn Đức Chung Bài tập trắc nghiệm hóa đại cương NXBTPHCM-1997 11 Trần Thành Huế Hóa học đại cương -tập 1-Cấu tạo chất NXBGD-2001 12 Trần Thị Đà-Đặng Trần Phách Cơ sở lí thuyết phản ứng hóa học NXBGD-2004 13 Một số đề thi HSG cấp tính, cấp quốc gia ,quốc tế NGƯỜI THỰC HIỆN (Ký tên ghi rõ họ tên) TRƯƠNG HUY QUANG BM04-NXĐGSKKN SỞ GD&ĐT ĐỒNG NAI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đơn vị : Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh Độc lập - Tự - Hạnh phúc Biên Hòa, ngày tháng năm 2013 PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học: 2012-2013 ––––––––––––––––– Tên sáng kiến kinh nghiệm: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ PHÓNG XẠ HẠT NHÂN DÙNG TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Họ tên tác giả: Trương Huy Quang Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Đơn vị: Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh-Biên Hòa-Đồng Nai Lĩnh vực: (Đánh dấu X vào ô tương ứng, ghi rõ tên môn lĩnh vực khác) - Quản lý giáo dục  - Phương pháp giáo dục  - Phương pháp dạy học môn: - Lĩnh vực khác: Sáng kiến kinh nghiệm triển khai áp dụng: Tại đơn vị  Trong Ngành  Tính (Đánh dấu X vào ô đây) - Có giải pháp hoàn toàn  - Có giải pháp cải tiến, đổi từ giải pháp có  Hiệu (Đánh dấu X vào ô đây) - Hoàn toàn triển khai áp dụng toàn ngành có hiệu cao  - Có tính cải tiến đổi từ giải pháp có triển khai áp dụng toàn ngành có hiệu cao  - Hoàn toàn triển khai áp dụng đơn vị có hiệu cao  - Có tính cải tiến đổi từ giải pháp có triển khai áp dụng đơn vị có hiệu  Khả áp dụng (Đánh dấu X vào ô dòng đây) - Cung cấp luận khoa học cho việc hoạch định đường lối, sách: Tốt  Khá  Đạt  - Đưa giải pháp khuyến nghị có khả ứng dụng thực tiễn, dễ thực dễ vào sống: Tốt  Khá  Đạt  - Đã áp dụng thực tế đạt hiệu có khả áp dụng đạt hiệu phạm vi rộng: Tốt  Khá  Đạt  XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ (Ký tên ghi rõ họ tên) (Ký tên, ghi rõ họ tên đóng dấu) CHUYÊN ĐỀ SỰ PHÓNG XẠ HẠT NHÂN TRƯƠNG HUY QUANG A LÝ THUYẾT VỀ SỰ PHÓNG XẠ HẠT NHÂN 1/ Tính phóng xạ tự nhiên: Một chất không cần tác động bên ngoài, tự phát xạ khôn nhìn thấy, gọi phóng xạ tự nhiên 2/ Thành phần tia phóng xạ: gồm hạt  ( 2He4), hạt  (-1e0), hạt  (  ) 3/ Định luật chuyển dời: tuân theo định luật bảo toàn số khối bảo toàn điện tích 4/ Các họ phóng xạ: phânra  phânra  nguyên tố mẹ   nguyêntocon     họ phóng xạ tự nhiên: - Họ Uran 92U 238 88Ra226…82Pb206 (Gốc) (kết thúc) - Họ Thori 232 208 90Th →…82Pb - Họ Actini 92U 235 A = 4n+2(51≤n≤59, nguyên) A = 4n( 52 ≤n ≤58) …82Pb207 A = 4n+3( 51≤n ≤58) - Họ Neptun( phóng xạ tự nhiên mà phóng xạ nhân tạo 90Np241 …83Bi209 Ngoài có số nguyên tố phóng xạ riêng lẻ 19K40; 37Rb…  VD: Cho 92U238 86Rn222 a/ Bức xạ hạt  ,  b/ Đồng vị bền 82Pb đồng vị Giải: a/ 92U 238  86Rn222 + x  + y  BT A 238 = 222+4x x = BT Điện tích: 92 = 86+2x+(-y)  y =   ,2 b/ 92U238 86Rn222  …82Pb206 + a  + b  BTSK 238 = 206+4a a =8 BTĐT 92 = 82 + 2a – b b =   ,6  5/ Định luật phân rã phóng xạ :  V=  A sản phẩm dC A  k C A  k (a  x ) dt Trang 2/ Mari PieCuri điều chế Ra226 từ quặng uran thiên nhiên Ra226 tạo từ đồng vị đồng vị (ĐỀ THI HSGQG-1997) Giải : 1/ v =  N(1)  HSTĐ phân hủy; N tổng số hạt nhân phóng xạ có thời điểm xét = ln = 0,693/t1/2 t1 / nU3O8 = 10/ (238.3+16.8 )= 1,19.10-2mol Số HN U = 1,19.10-2.6,022.1023.3= 2,15.1022  N(U238) = 99,28%.2,15.1022 = 2,13.1022 N(235) = 0,72%.2,15.1022 = 1,55.1020 U238 : V=  N = Vậy tốc độ phân rã U235: V =  N = 0,693.2,13.10 22 = 1,04.105 HN/s 4,5.10 365.24.3600 0,693.1,55.10 20 = 7,1.10 8.365.24.3600 2/ Dựa vào định luật BTSK BTĐT ta có 92U238  4,8.103 HN /s 88Ra 226 + 2He4 +  Lưu ý: U phóng xạ hạt  BÀI U238 tự phân rã liên tục thành đồng vị bền chì Tổng cộng có hạt anpha giải phóng trình Giải thích , viết PTPU chung trình (ĐỀ THI HSGQG-2004) Giải: 92U238  BTSK x 82Pb + y 2He4 + z -1e0 238 = x+ 8.4 x = 206 BTDT 92 = 82+ 2.8-z z = 92U 238  206 82Pb + 2He4 +  BÀI Khi nghiên cứu cổ vật dựa vào C14 (t1/2 = 5730 năm) người ta thấy mẫu có C11 , số nguyên tử C14 số nguyên tử C11, tỉ lệ độ phóng xạ C11 so với C14 1,51.108 lần Trang 11 Viết PTPU phóng xạ  đồng vị Tính tỉ lệ độ phóng xạ C11 so với C14 mẫu sau 12 kể từ nghiên cưu Cho năm có 365 ngày (ĐỀ THI HSGQG-2006) Giải 6C11  6C Tính 7N 14 AC 11 AC14 11 +  7N14 +  t = 12h AC11 = C11.NC11; AC14 = C14.NC14 -Tại t = : N0(C11) = N0(C14)  A0 (C 11 )  (C 11 ).N (C 11 ) = 1,51.108  14 14 14 A0 (C )  (C ).N (C )   (C11) = 1,51.108  (C14) (1) Mà  (C14) = ln2/t1/2 = 0,6932/ 5730.365.24 = 1,38.10-8(h-1) Nên (C11) = 1,51.108.1,38.10-8 = 2,0838(h-1) -Tại t =12h ln A14 = 14.N14 A11/A14 = A11 = 11.N11; 11 N 11 (*) 14 N 14 N0 N t N0/N = et N = 0t = N0.e-t N e Vậy N11 = N0(11).e-11t; N14 = N0(14).e-14t Vì t =0 N0(11) = N0(14)  A11 11 t(  e 14 A14 14  ) 11 N 11 e   (11).t t(   (14 )t = e 14 N 14 e 1,51.10 8.14 12(1,38.108 2, 0838 ) = e = 14  ) 11 thay vào (*)ta có 2,085.10-3 lần BÀI Một mẫu quặng Urani tự nhiên có chứa 99,275g 92U238; 0,720 g 92U235 3,372.10-5 g 88Ra226 Cho giá trị CKBH t1/2(92U235 = 7,04.108 năm, t1/2(92U238) = 4,47.109 năm, t1/2 ( 88Ra226) = 1600 năm Chấp nhận tuổi trái đất 4,55.109 năm Trang 12 a/ Tính tỉ lệ (m) đồng vị 92U235 / 92U238 trái đất hình thành b/ Nếu chưa biết CKBH dự kiện cho? 92U 238 giá trị tính từ (ĐỀ THI HSGQG-2010) Giải: a/ Ta có kt = ln N0  N0/N = e kt k = ln2/t1/2 N0 /N = m0/m nên ta có m0/m N = eln2.t/t1/2 m0(U235) = m(U235).e ln 2.t / 7,04.10 (1) với t = 4,55.109 năm m0( U238) = m(U238).e ln 2.t / 4,47.10 (2) 235 Lấy (1)/(2) ta có m0(U )/m0(U 238 0,72 ln 2.4,55.10 )= e 99, 275 ( 1  ) , 04.108 , 47.10 = 0,31 b/ Ta thấy 88Ra226 có số khối nhỏ số nguyên lần 4u so với 92U238 226 chất phóng xạ hình thành chuỗi phóng xạ khởi đầu từ 92U238 88Ra Vì U238 có CKBH lớn so với CKBH Ra226 Trong hệ có cân phóng xạ kỷ Ở cân kỷ, ta có k1N1 = knNn (hoặc 1.N1 = n.Nn ) Trong 1, n số tốc độ phân rã mẹ (U238) cháu đời thứ n ( Ra226)  t (n).N ln ln ln N  N n  t1/2(1) = / = 4,47.109 năm t1 / (1) t1 / ( n ) ln 2.N n BÀI P32 phân rã   với CKBH 14,28 ngày , điều chế phản ứng notron với hạt nhân S32 a/ Viết Các PTPU hạt nhân để điều chế P32 biểu diễn phân rã phóng xã P32 b/ Có mẫu phóng xạ P32 ký hiệu mẫu I mẫu II.Mẫu I có hoạt độ phóng xạ 20mCi lưu giữ bình đặt buồng làm mát có nhiệt độ 100C,mẫu II có hoạt độ phóng xạ  Ci bắt đầu lưu giữ thời điểm với mẫu I nhiệt độ 200C Khi hoạt độ phóng xạ mẫu II 5.10-1  Ci lượng lưu huỳnh xuất bình chứa mẫu I gam ? Trước lưu giữ, bình lưu huỳnh Trang 13 Cho 1Ci= 3,7.1010Bq( 1Bq = phân rã /giây), NA = 6,02.1023 mol-1, hoạt độ phóng xạ A = .N ( : số tốc độ phân rã ; N :Số hạt nhân phóng xạ thời điểm t) (ĐỀ THI HSGQG-2011) Giải : a/ PTPU hạt nhân đ/c P32 32 16S PTPU phân rã phóng xạ P32 32 15P  + 0n1  32 16S 32 15P + 1p +  b/ Mẫu 1: Hoạt độ p/x A= .N = 20mCi,ở t = 100C, ms? Mẫu 2: Hoạt độ p/x A= .N =  Ci, t0 = 200C, A 5.10-1  Ci Từ mẫu ta có A 5.10 1 Ci  N N      A0 Ci  N N0 ( kt = lnN0/N= ln4/1 mà k = ln2/t1/2 lnN0/N = ln2.t/ t1/2 = ln4 t = 2.t ½ Vậy thời gian lưu giữ lần CKBH) Từ mẫu : Vì tốc độ phân rã phóng xạ không phụ thuộc vào nồng độ đầu nhiệt độ nên sau thời gian ( t =2t1/2) mẫu lại ¼ so với lúc đầu, tức phân hủy ¾.20mCi= 15mCi = 15.10-3.3,7.1010Bq = 55,5.107Bq.Vậy mẫu số hạt nhân biến đổi phóng xạ : N = A/  ;vì biến đổi phóng xạ phản ứng chiều bậc nên  = ln2/t1/2 N= A.t1 / 55,5.10 7.14,28.24.3600  = 9,9.1014 nguyên tử ln 0,693 (m) P32 phân rã = n.M = Từ 9,9.1014 -8 -2 32  5,3.10 gam = 5,3.10  g 23 6,02.10 P32  S32 nP = nS ; M = 32 nên mS = mP = 5,3.10-8 gam BÀI Cac bon 14 tạo thành từ Nito tác dụng notron( chậm) tia vũ trụ,rồi vào thể sinh vật qua quang hợp lưu chuyển thực phẩm động thực vật C14 phân rã   với thời gian bán hủy t1/2 5730 năm a/ Viết PTPU hạt nhân biểu diễn trình hình thành phân rã C14 tự nhiên Trang 14 b/Sự phân tích cac bon phóng xạ thể sống cho giá trị hoạt độ phóng xạ riêng cacbon 230 Bq/ kg cacbon, tính tỉ lệ đồng vị C14/C12 thể sống? c/ Trong mẫu hóa thạch hữu cơ, tỉ lệ đồng vị cacbon mẫu C14/C12 = 6.10-13 Tính hoạt độ phóng xạ 1kg hóa thạch nói cho biết tuổi mẫu hóa thạch ? Cho : Điện tích hạt nhân C,N 6,7 ; N=14 ; hoạt độ phóng xạ A = N  số tốc độ phóng xạ, N số hạt nhân phóng xạ ; hoạt độ phóng xạ riêng AS hoạt độ phóng xạ đơn vị khối lượng mẫu phóng xạ ; 1Bq = phân rã/giây ; NA = 6,02.1023 (Đề thi dự bị QG-2011) Giải : a/ 7N 14 + 0n1  6C14 +   6C 14  7N 14 +  ln m N A ln 2.N A A  N (C ) t1 / M (C 14 )    (*) m m m t1 / M (C 14 ) 14 b/ AS = Gọi W tỉ số đồng vị C14/ C12 m n(C ) M (C 14 ) M (C 12 ) W=   thay vào (*) ta m n(C 12 ) M (C 14 ) M (C 12 ) 14 AS = AS t1 / M (C 12 ) 230.5730.365.24.3600.12 ln N A W -12  W    1,20.10 12 23 ln 2, N A t1 / M (C ) 1000.0,693.6,02.10 c/ W‘ = C 14  6.10 13  W 12 C (Mẫu hóa thạch)  Tỉ số đồng vị (cơ thể sống) C 14 C 14 mẫu hóa thạch = ½ tỉ số thể sống  Hoạt C 12 C 12 độ phóng xạ kg mẫu hóa thạch = ½ hoạt độ phóng xạ 1kg C lấy từ thể sống = 230 = 115 Bq N ln N N  t1 / ln N (*’) Tuổi mẫu hóa thạch t = ln  ln  N t1 / ln N Trang 15 Vì A0 =  N0 , A =  N  A0 N N 230    2 A N N 115 thay vào (*’) ta t = 5730 ln = 5730 năm ln Giải chi tiết sau: Khi xác định tuổi cổ vật sinh vật sống ( tuổi mẫu hóa thạch) ta dựa vào công thức t = N R0 ln  ln k N  R N0, N số HN C14 t0 t; R0, R số phân hủy C14 t0 t Hoạt độ phóng xạ kg C14 thể sống A0 = 230Bq/kg = N Hoạt độ phóng xạ kg mẫu hóa thạch A = 115 Bq/kg = N  A0 N  A N A ln N A  t1 / ln A0  5730 ln = 5730 năm  t = ln  ln  N t1 / ln A ln BÀI Sự phân hủy phóng xạ Th232 tuân theo pứ bậc Nghiên cứu phóng xạ Thoridioxit, người ta biết CKBH Th232 1,39.1010 năm Hãy tính số hạt  bị xạ giây cho gam thoridioxit tinh khiết (ĐỀ THI HSGQG-2012) Giải : Vì bậc nên t1/2 = 0,693/k k = 0,693/ t1/2 = 0,693 -1  1,58.10 18 (s ) 1,39.10 365.24.3600 10 n(ThO2) = 1/264  Số hạt Th232 gam ThO2 = 21 6,022.10 23 = 2,28.10 264 hạt Th232 Tốc độ phân hủy Th (trong ThO2) v = - dN = kN = 1,58.10-18 2,28.1021 = dt 3,60.103(s-1)  số hạt  bị xạ giây gam ThO2 là: 3,60.103 hạt  Trang 16 Trang 17 BÀI Đồng vị nhân tạo 27Co60 dùng y tế phân rã thành đồng vị bền 60 28 Ni a/ Viết phương trình pứ hạt nhân xảy b/ Biết CKBH 60 27 Co thành - Khối lượng 60 27 60 28 Ni 5,33 năm Hãy tính Co để có độ phóng xạ 10Ci - Sau khoảng thời gian t mẫu chất phóng xạ có tỉ lệ khối lượng 60 27 60 28 Ni so với Co 0,9( Coi mẫu sản phẩm trung gian).Tính t? Cho 1Ci = 3,7.1010Bq (Đề thi dự bị QG-2012) Giải: a/ PT phân rã: 60 27 Co  60 28 Ni + -1e (1) b/ Độ phóng xạ ban đầu Co: v = kN0 = v= m 0,693 N ;vì N0 = N A  t1 / ACO V ACO t1 / 0,693 m0 10.3,7.1010.60.5,33.365.24.3600 = 6,022.10 23    m0   t1 / ACO 0,693.6,022.10 23 0,693.6,022.10 23 8,94.10-3 gam = 8,94mg 60 27 Co  60 28 Ni + -1e (1) N0 a a N0-a t= a N N0 N0 5,33 N 5,33 ln  t1 / ln  ln  ln k N ln N 0,693 N 0,693 N  a Ta có ,9 N N mNi nNi 60 a  ,9    a    N0  a  mCo nCo 60 N0  a 1, 1,9  t  N0 ,33 5, 33 ln  ln 1, , 693 N / 1,9 , 693 = 4,9366 năm Trang 18 BÀI 10 Phản ứng chuyển hóa loại kháng sinh thể người nhiệt độ 370C có số tốc độ 4,2.10-5(s-1) Việc điều trị loại kháng sinh có kết hàm lượng kháng sinh lớn 2,00 mg 1,00 kg trọng lượng thể Một bệnh nhân nặng 58 kg uống lần viên thuốc chứa 300 mg kháng sinh a/ Khoảng thời gian tối thiểu để thuốc phát huy tác dụng lần uống thuốc bao lâu? b/ Khi bệnh nhân sốt đến 38,50C khoảng cách lần uống thuốc thay đổi ? Biết lượng hoạt hóa phản ứng 93,322 kJ.mol-1 Cho: t = kT E 1 N0 ln ; ln  a (  ) k Nt k T1 R T1 T2 (Đề thi MTCT-Quốc gia-2013) Giải a/ Đơn vị HSTĐ s-1 thứ nguyên (thời gian)-1 phản ứng bậc => t = N0 ln k N Hàm lượng viên thuốc 300 mg (N0) Hàm lượng tối thiểu để có kết 2x 58 = 116 mg(N) t= 300 N0 ln  22623,6258( s)  6,2843 giờ= 6h17phút ln = 5 k N 116 4,2.10 b/ Coi Ea thay đổi không đáng kể khoảng nhiệt độ thay đổi ,theo ln k T2 k T1  Ea 1 (  ) ta có: R T1 T2 k (311,5) 93,322.10 1 -5 -1 ln  (  )  k(311,5) = 5.10 (s ) 5 8,314 310 311,5 4,2.10 Thời gian t = 300 ln =19003,8456(s) hay 5,2788 = 5h17 phút 5 116 5.10 (vậy : nhiệt độ thể tăng khỏang cách lần uống thuốc giảm) Trang 19 D MỘT SỐ ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI QUỐC TỀ BÀI Cho U238 có t1/2 = 4,5.109 năm, khoáng chất có cân bền U238 với Ra226 , gam Ra226 tương ứng với có mặt 2,941176.106 gam U238 Hãy tính t1/2 Ra226 (Đề thi chọn đội tuyển dự thi quốc tế-2001) Giải: U238  Ra226  mU = nU.238; mRa = nRa.226 mU n 238 N 238 N m 226  U  U  U  U  m Ra n Ra 226 N Ra 226 N Ra m Ra 238 NU 2,941176.10 6.226 = 2,79288.106  N Ra 1.238 Vt = kt.CM(U), Vn = kn.CM(Ra).Tại CBHH Vt = Vn kt.CM(U)= kn.CM(Ra) ln t1 / (U ) C M (U )   t1/2(Ra) = ln t1 / 2( Ra ) C M ( Ra )  t1 / ( U ) 2,79288.10  t1 / ( U ) t1 / ( Ra )  C M (U ) C M ( Ra )  N (U ) = 2,79288.106 N ( Ra) 4,5.10 = 1,611.103 năm 2,79288.10 BÀI Đồng vị 64 29 64 29 k1 Cu  Cu phân rã phóng xạ đồng thời theo pứ: 64 30 Zn +   (1) 64 29 k2 Cu  64 28 Ni +   (2) Thực nghiệm cho biết từ mol Cu64 ban đầu, sau 25h36 phút lấy hỗn hợp lại hòa tan vào dung dịch HCl dư 16 gam chất rắn không tan Từ lượng đồng vị Cu64 ban đầu , sau 29h44’ lấy hỗn hợp lại hòa tan vào dd KOH dư phần chất rắn không tan có khối lượng 50,4% khối lượng hỗn hợp Tính số phóng xạ k1,k2 CKBH Cu64 Tính thời gian để Cu64 lại 10% Tính thời gian để khối lượng Zn64 chiếm 30% khối lượng hỗn hợp (Đề thi chọn đội tuyển dự thi quốc tế-2005) Trang 20 Giải k1 B k2 C 1/Đối với pứ song song A ta có k = k1 + k2 ; kt = ln C0 k [ B] ;  C k [C ] *Sau 25h36’ = 1536 phút, Zn Ni tan hết , lại Cu dư = 16g = 16/64 = 0,25 mol kt = ln n0 (Cu ) 1  k  ln = 9,025.10-4 ph-1 = k1 + k2 (1) n(Cu ) 1536 0,25 k = ln2/t1/2  t1/2 = ln2/ 9,025.10-4 = 768 ph * Sau 29h44’ = 1784 ph: Zn tan hết dd KOH dư, Ni,Cu n(Ni+Cu) = 50,4%.1 = 0,504 molVậy nCu ban đầu = mol = nZn + nNi+ nCu dư nZn = – 0,504 = 0,496 mol Từ kt = ln n0 (Cu )  9,025.10-4 ph-1 1784ph = ln  nCu  0,2 mol n(Cu ) n(Cu )  nCu phân rã = - 0,2 = 0,8 mol nCu phân rã theo (1) = nZn (1) = 0,496 mol nCu phân rã theo (2) = nNi(2) = 0,8 – 0,496 = 0,304 mol Áp dung k1/k2 = [B]/[C] k1/k2 = nZn/nNi = 0,496 / 0,304 (2) Giải hệ (1) (2) ta k2 = 3,43.10-4 ; k1 = 5,56.10-4 [Cu] [ Zn] [Cu] [ Ni ]  ;V2= k2.[Cu] =   V / V = k1 / t t t t [ Zn] nZn 0,496 k2 = = = (2) ) [ Ni ] nNi 0,304 ( Hoặc V1= k1.[Cu] = - N0 100 N ln  t = ln = = 2551 ph 4 N k N 10 9,025.10 2/ kt = ln 3/ mZn = 30% mhh nZn = 30%.1 = 0,3 mol 3,43.10 4.0,3 k1/ k2 = nZn / n Ni  nNi = k2.nZn / k1 = = 0,184 mol 5,56.10 4 nZn+ nNi = 0,3 + 0,184 = 0,484 mol Trang 21 nCu phân rã = nZn+nNi = 0,484 nCu = – 0,484 = 0,516 mol t= 1 N0 ln ln = = 733 phút 4 k N 0,516 9,025.10 BÀI Phòng thí nghiệm có mẫu phóng xạ Au198 với cường độ 4,0mCi/1gAu.Sau 48 người ta cần dd có độ phóng xạ 0,5mCi/1g Au.Tính số g dung môi không phóng xạ pha với 1g Au để có dd nói trên.Biết Au198 có t1/2 2,7 ngày đêm (Đề thi chọn đội tuyển dự thi quốc tế-2007) Giải: Tìm  ; tìm N ; tìm A; tìm (m)dd; tìm m(dm) N0 Au198 có A =  N0 = mCi  = 4/N0 ; mà  = ln2 / t1/2 = 0,693 / 2,7 = 0,257 (ngày đêm)-1 Sau 48h độ phóng xạ mẫu ban đầu A =  N = Mặt khác  t = ln N0/N N0 / N = e t = e 0, 257.2  N (*) N0 = 1,733 N / N0 = 0,598 thay 0,598 vào (*) ta có A = 0,598 = 2,392 mCi Theo đồ, sau 48h : gam Au  0,5mCi (m)dd => (m)dd =  2,392mCi 2,392.1 = 4,784 gam (m) dung môi = 4,784 – = 3,784 gam 0,5 BÀI Cho trình sau  3Li6 +  - (1) 13  6C13 +  + (2)  3Li7 +  + (3) 2He 7N 4Be a/ Quá trình tự diễn biến Vì sao? b/ So sánh tốc độ cực đại hạt sơ cấp (  - ,  + ) trình tự diễn biến được Cho 2He6 = 6,01889u ; 3Li6 = 6,01512u; 7N13 = 13,00574u; 6C13 = 13,00335u; 7 -19 4Be = 7,01693u; 3Li = 7,01600u; me = 0,00055u; 1ev = 1,602.10 J Trang 22 (Đề thi chọn đội tuyển dự thi quốc tế-2008) Giải: a/ H1 = -E1 = -m(u) 932.106ev/u.1,602.10-19j.6,022.1023/mol=j/mol (1u = 931,5.106ev  932.106ev; 1ev = 1,602.10-19j= 9,649.104 J/mol) m = mHN đầu – mHN sau  H1 = -( 6,01889-2e-( 6,01512-3e+1e)).932.106.1,602.10-19.6,022.1023 = - 3,39.1011J/mol H2 = -[( 13,00574-7e)-( 13,00335-6e+1e)].932.106.1,602.10-19.6,022.1023 = - 1,16.1010J/mol H3 = -( 7,01693- 7,01600 – 2.0,00055).932.106.1,602.10-19.6,022.1023 = 1,53.1010 J/mol Ta thấy H1 , H2 0( n khí tăng) G1,G2 0 ; S3 >0( n khí tăng)  G3 >>0  QT(3) không tự diễn biến b/ m1 = 3,77.10-3 u; m2 = 1,29.10-5u ; m1 >m2 nên tốc độ cực đại e phát sinh (1) > tốc độ cực đại e phát sinh (2) BÀI 1/ U238 đồng vị họ phóng xạ U-Ra, đồng vị nguyên tố khác thuộc họ sản phẩm chuỗi phân rã U238 Khi phân tích quặng Urani người ta tìm thấy đồng vị U U238,U235,U234 có tính phóng xạ Hai đồng vị U235 U234 có thuộc họ phóng xạ U-Ra không? sao? Viết phương trình biểu diễn biến đổi hạt nhân để giải thích Điện tích hạt nhân Z Th, Pa, U : 90, 91, 92 Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên có tính phóng xạ   2/ Ở nước ta , U thu thủy luyện quặng Nông sơn Quảng Nam H2SO4 Sau kết tủa U kiềm, nước thải dd thủy luyện quặng U có chứa đồng vị phóng xạ Ra226 với nồng độ nhỏ , ảnh hưởng đến Trang 23 môi trường , phải xử lý cách cho vào nước thải lượng BaCl2 gần đủ cho phản ứng với lượng ion sunfat nước thải Giải thích phương án xử lý nước thải viết PTPU 3/ Sản phẩm xử lý nước thải chứa Ra 226 kết khối xi măng (phương pháp xi măng hóa) bảo quản thùng kim loại, đem chôn giữ kho thải phóng xạ Cần giữ an toàn để lượng Ra khối chất thải lại lượng ban đầu ? thời gian bán hủy Ra226 1600 1000 năm (Đề thi chọn đội tuyển dự thi quốc tế-2009) Giải 1/ Khi phân rã  NTK không thay đổi, phân rã  NTK thay đổi 4u,vậy số khối đồng vị cháu phải khác số khối đồng vị mẹ n lần 4u( n : nguyên).Chỉ U234 thỏa mãn điều kiện với n = 1.Vậy có U234 đồng vị ‘’ 238 234 con, cháu ’’ U238 Sự chuyển hóa U238 đến U234 : 92 U  90Th +  234 90 Th  234 91 Pa +  234 91 Pa  234 92 U +  2/ Trong nước thải chứa SO42-, đưa Ba2+ vào Ba2+aq+SO42-aq BaSO4 (r).Kết tủa lượng lớn BaSO4 kéo theo kết tủa RaSO4.Nếu kết tủa BaSO4 RaSO4 không kết tủa nồng độ Ra2+ nhỏ chưa đạt đến tích số tan (chú ý : TBaSO4 nhỏ nên kết tủa trước,sau đến RaSO4 kết tủa) k 3/ t  ln N0 N 1 1000  t1 / ln = 1600 ln = 15945 năm N ln N ln BÀI 134 Cs 137 Cs sản phẩm phân hạch nhiên liệu Urani lò phản ứng hạt nhân.Cả đồng vị phân rã  a/ Viết PTPU biểu diễn phân rã phóng xạ 134 Cs 137 Cs b/ Tính lượng (eV) giải phóng phản ứng phân rã phóng xạ 134 Cs Cho 134 55 Cs  133,906;134 56 Ba  133,904490 (Đề thi chọn đội tuyển dự thi quốc tế-2011) Trang 24 Giải a/ 134 55 Cs 134 56 Ba +  ( -1e ) 137 55 Cs 137 56 Ba +  b/ Từ (1) có  m =  mHN (1) đầu -  mHN sau = 133,906700-m55e – (133,904490- m56e+me)= 2,21.10-3u = 2,21.10-3u 1,6605.10-27kg  E  m.C = 2,21.10-3u 1,6605.10-27kg.(3.108)= 3,30.10-13J = 3,30.10 13 = 2,06.106 (eV) 19 1,602.10 Trang 25 ... hóa học * Phương pháp giải toán lượng * Bài tập tinh thể * Peptit& Protein * Sự lai hóa BM03-TMSKKN Tên SKKN : MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ PHÓNG XẠ HẠT NHÂN DÙNG TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HÓA... KIẾN KINH NGHIỆM Năm học: 2012-2013 ––––––––––––––––– Tên sáng kiến kinh nghiệm: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ PHÓNG XẠ HẠT NHÂN DÙNG TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Họ tên... Đơn vị: Trường THPT chuyên Lương ThếVinh Mã số: (Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi) SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Một số vấn đề PHÓNG XẠ HẠT NHÂN dùng việc bồi dưỡng học sinh giỏi môn hóa học TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Người