BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO


KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA
LỚP 12 THPT NĂM 2010

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC
Môn: HOÁ HỌC
Ngày thi: 11/03/2010


Câu 1. (2,0 điểm): 1. 0,5 điểm; 2. 1,5 điểm.
1. Urani có cấu hình electron [Rn] 5f36d17s2. Trong nguyên tử urani có bao nhiêu electron chưa ghép đôi? Số oxi hoá cực đại của urani có thể là bao nhiêu?
2. Một mẫu quặng urani tự nhiên có chứa 99,275 gam
U; 0,720 gam
U và 3,372.10-5 gam
Ra. Cho các giá trị chu kì bán hủy: t1/2(
U) = 7,04.108 năm, t1/2(
U) = 4,47.109 năm, t1/2(
Ra) = 1600 năm. Chấp nhận tuổi của Trái Đất là 4,55.109 năm.
a. Tính tỉ lệ khối lượng của các đồng vị
U /
U khi Trái Đất mới hình thành.
b. Nếu chưa biết chu kì bán huỷ của
U thì giá trị này có thể tính như thế nào từ các dữ kiện đã cho?
(
U có chu kì bán hủy rất lớn. Vì thế, chu kì bán hủy của nó không thể xác định bằng cách đo trực tiếp sự thay đổi hoạt độ phóng xạ mà dựa vào cân bằng phóng xạ, được thiết lập khi chu kì bán hủy của mẹ rất lớn so với chu kì bán hủy của các con cháu. Ở cân bằng phóng xạ thế kỉ, hoạt độ phóng xạ của mẹ và các con cháu trở thành bằng nhau. Hoạt độ phóng xạ là tích số của hằng số tốc độ phân rã với số hạt nhân phóng xạ).
Hướng dẫn chấm:
1. Urani có cấu hình electron [Rn] 5f36d17s2: Phân lớp f và phân lớp d của U còn các obitan trống nên số oxi hoá cao nhất là + 6.
[Rn]

2. Phân rã phóng xạ tuân theo quy luật động học bậc 1: m = m0.e-(t ( m0 = m. e(t = m.

trong đó ( là hằng số tốc độ phân rã phóng xạ, t1/2 là chu kì bán hủy, m và m0 lần lượt là khối lượng chất phóng xạ tại thời điểm t và tại t = 0.
a. Khối lượng đồng vị
U trong mẫu quặng ở cách đây 4,55.109 năm được tính như sau:
m0(
U) = m(
U) .
(1)
Tương tự, đối với đồng vị
U: m0(
U) = m(
U) .
(2)
Chia (2) cho (1): m0(
U)/ m0(
U) =

=
= 0,31.
(Hoặc: thay m = 99,275 (g), t = 4,55.109 năm vào (1), ta có:
m0(
U) = 99,275.
= 202,38 g
Khối lượng đồng vị
U trong mẫu quặng ở cách đây 4,55.109 năm cũng tính tương tự:
Thay m = 0,72 (g), t = 4,55.109 năm, ta có:
m0(
U) = 0,72 .
= 63,46 g
Như vây tỉ lệ đồng vị
U/
U khi Ttrái Đất mới hình thành là: 63,46 : 202,38 = 0,31).
b.
Ra có số khối nhỏ hơn một số nguyên lần 4 u so với
U, vì thế
Ra là chất phóng xạ hình thành trong chuỗi phóng xạ khởi đầu từ
U.
U có chu kì bán huỷ rất lớn so với
Ra, trong hệ có cân bằng phóng xạ thế kỉ.
Ở cân bằng phóng xạ thế kỉ, ta có: (1.N1 = (n.Nn (3)
Trong đó: (1, (n lần lượt là hằng số tốc độ phân rã của mẹ (
U) và cháu đời thứ n (
Ra),
N1, Nn lần lượt là số hạt nhân của mẹ (
U) và cháu đời thứ n (
Ra).
Từ (3) rút ra: N1.(ln2)/t1/2(1) = Nn.(ln2)/t1/2(n).
t1/2(1) =
=
4,47.109 năm.
Câu 2. (2,0 điểm): 1. 1,0 điểm; 2. 0,5 điểm; 3. 0,25 điểm; 4. 0,25 điểm.
Cho các phân tử: xenon điflorua (1), xenon tetraflorua (2), xenon trioxit