Ngày soạn:15/9/2022
Tuần dạy: 3
CHUYÊN ĐỀ 1: CƠ SỞ HÓA HỌC
BÀI 2: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN (3 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Nêu được sơ lược về sự phóng xạ tự nhiên; Lấy được ví dụ về sự phóng xạ tự nhiên.
-Vận dụng được các định luật bảo toàn số khối và điện tích cho phản ứng hạt nhân.
- Nêu được sơ lược về sự phóng xạ nhân tạo, phản ứng hạt nhân.
- Nêu được ứng dụng của phản ứng hạt nhân phục vụ nghiên cứu khoa học, đời sống và sản xuất.
- Nêu được các ứng dụng điển hình của phản ứng hạt nhân: xác định niên đại cổ vật,
các ứng dụng trong lĩnh vực y tế, năng lượng,...
2. Năng lực:
* Năng lực chung:
- Năng lực tự chủ và tự học: Thơng qua hoạt động nghiên cứu hồn thành các phiếu học tập.
- Năng lực giao tiếp và hợp tác
+ Thông qua nhiệm vụ học tập học sinh phát triển năng lực giao tiếp, năng lực hợp tác.
+ Sử dụng ngơn ngữ phối hợp với dữ liệu, hình ảnh để trình bày thơng tin và ý tưởng có liên quan đến
cấu trúc lớp vỏ electron.
+ Lập kế hoạch, thực hiện kế hoạch để tìm hiểu về phản ứng hạt nhân.
* Năng lực hóa học:
a. Nhận thức hố học:
- Nêu được sơ lược về sự phóng xạ tự nhiên.
-Vận dụng được các định luật bảo tồn số khối và điện tích cho phản ứng hạt nhân.
- Nêu được sơ lược về sự phóng xạ nhân tạo, phản ứng hạt nhân.
- Nêu được ứng dụng của phản ứng hạt nhân phục vụ nghiên cứu khoa học, đời sống và sản xuất.
- Nêu được các ứng dụng điển hình của phản ứng hạt nhân: xác định niên đại cổ vật, các ứng dụng
trong lĩnh vực y tế, năng lượng,...
b. Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hố học:
Phản ứng hạt nhân xảy ra có ảnh hưởng như thế nào đến mơi trường và con người.
c. Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học:
Hiểu và viết được các phản ứng hạt nhân
3. Phẩm chất:
Bài học góp phần hình thành các phẩm chất nhân ái, trách nhiệm và chăm chỉ cụ thể như sau:
- Có ý thức tơn trọng ý kiến của các thành viên trong nhóm khi hợp tác.
- Có ý thức hỗ trợ, hợp tác với các thành viên trong nhóm để hoàn thành nhiệm vụ.
- Chủ động lập và thực hiện kế hoạch giải quyết vấn đề.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC/HỌC LIỆU:
- Tư liệu dạy học bao gồm: Các phiếu học tập và hình ảnh, mơ hình ngun tử.
Bảng phụ, máy chiếu.
Các phiếu học tập 01, 02, ….
III. TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC
Kiểm tra bài cũ: (7 phút)
1. Nguyên tố là gì? Xác định thành phần nguyên tử (số proton, neutron, electron) của mỗi đồng vị sau: 28
14 Si;
56
35
26 Fe; 17 Cl
2. Copper (đồng) được sử dụng làm dây dẫn điện, huy chương, trống đồng… Nguyên tử khối trung bình của
65
copper bằng 63,546. Copper tồn tại trong tự nhiên dưới hai dạng đồng vị 63
29 Cu và 29 Cu. Tính phần trăm số
nguyên tử của đồng vị 63
29 Cu tồn tại trong tự nhiên.
Hoạt động 1. Khởi động (10 phút)
a. Mục tiêu
Cung cấp kiến thức tạo nhu cầu tiếp tục tìm hiểu kiến thức mới về phản ứng hạt nhân, phóng xạ và
các ứng dụng của đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân.
b. Nội dung
Giáo viên cho học sinh xem đoạn văn, học sinh thảo luận điền chữ còn thiếu:
Vụ ném bom nguyên tử Hiroshima và Nagasaki là sự kiện
hai .................................... được Quân đội ………………, theo lệnh của Tổng thống Harry
S Truman, sử dụng trong Chiến tranh thế giới lần thứ 2 vào những ngày gần cuối
của Chiến tranh thế giới thứ 2 tại Nhật Bản. Ngày 6 tháng 8 năm 1945, quả bom
nguyên tử thứ nhất mang tên "Little Boy" đã được thả xuống thành phố
Hiroshima, Nhật Bản. Sau đó 3 hơm, ngày 9 tháng 8 năm 1945, quả bom thứ hai mang
tên "Fat Man" đã phát nổ trên bầu trời thành phố Nagasaki.
Rất nhiều nạn nhân chết sau nhiều tháng, thậm chí nhiều năm bởi hậu quả
của …................. Theo ước tính, 140.000 người dân Hiroshima đã chết bởi vụ nổ cũng
như bởi hậu quả của nó. Số người thiệt mạng ở Nagasaki là 74.000. Ở cả hai thành
phố, phần lớn người chết là thường dân.
Lúc 8 giờ 15 (giờ Hiroshima), chiếc Enola Gay thả quả bom nguyên tử "Little
Boy" trên bầu trời trung tâm Hiroshima. Quả bom nổ cách mặt đất khoảng 600 m (vũ
khí ngun tử sử dụng U-235 bị coi là khơng có hiệu năng cao, chỉ có 1,38% khối lượng
của chúng phân hạch), ngay lập tức giết chết ít nhất 90.000 người. Bán kính bị tàn phá
là 1,6 km và cháy trên diện tích 4,4 km 2. Ước tính 90% nhà cửa ở Hiroshima bị hủy diệt
hoặc hư hại.
Lúc 11 giờ 01, vào phút cuối cùng, mây đứt quãng trên bầu trời Nagasaki cho phép sĩ
quan thả bom trên chiếc Bock's Car, Kermit Beahan. Quả bom "Fat Man", mang lõi
khoảng 6,4 kg Plutonium 239 được thả xuống Thung lũng công nghiệp của thành phố.
43 giây sau, nó nổ ở 469 mét cách mặt đất. Vụ nổ có nhiệt độ cao nhất đạt được là
3.871 °C (7.000° Fahrenheit) và sức gió khoảng 1.000 km/giờ (624 mph).
Theo một số nguồn ước tính, 70.000 người trên tổng số 240.000 dân cư Nagasaki
chết ngay và 60.000 người khác bị thương. Bán kính vụ nổ là 1,6 km, những đám cháy
trải dài từ phần bắc của thành phố cho đến 3,2 km cách vụ nổ về phía nam.
Ngày 15 tháng 8 năm 1945, Đế quốc Nhật Bản đầu hàng vô điều kiện Khối Đồng
minh và ký vào văn kiện đầu hàng ngày 2 tháng 9 năm 1945, chính thức chấm
dứt .........................................................
Quả bom đầu tiên mang tên "Gadget" được kích nổ trong chương trình thử nghiệm
"Trinity" gần Alamogordo, tiểu bang New Mexico ngày 16 tháng 7 năm 1945. Các quả
bom thả xuống Hiroshima và Nagasaki là những quả thứ hai và thứ ba được chế tạo và
cho đến nay, chúng vẫn là những vũ khí ………… duy nhất được đưa ra sử dụng.
c. Sản phẩm
Vụ ném bom nguyên tử Hiroshima và Nagasaki là sự kiện hai quả bom nguyên
tử được Quân đội Hoa Kỳ, theo lệnh của Tổng thống Harry S Truman, sử dụng
trong Chiến tranh thế giới lần thứ hai vào những ngày gần cuối của Chiến tranh thế
giới thứ hai tại Nhật Bản. Ngày 6 tháng 8 năm 1945, quả bom nguyên tử thứ nhất
mang tên "Little Boy" đã được thả xuống thành phố Hiroshima, Nhật Bản. Sau đó 3
hơm, ngày 9 tháng 8 năm 1945, quả bom thứ hai mang tên "Fat Man" đã phát nổ trên
bầu trời thành phố Nagasaki.
Rất nhiều nạn nhân chết sau nhiều tháng, thậm chí nhiều năm bởi hậu quả của phóng
xạ. Theo ước tính, 140.000 người dân Hiroshima đã chết bởi vụ nổ cũng như bởi hậu
quả của nó. Số người thiệt mạng ở Nagasaki là 74.000. Ở cả hai thành phố, phần lớn
người chết là thường dân.
Lúc 8 giờ 15 (giờ Hiroshima), chiếc Enola Gay thả quả bom nguyên tử "Little Boy" trên
bầu trời trung tâm Hiroshima. Quả bom nổ cách mặt đất khoảng 600 m (vũ khí ngun
tử sử dụng U-235 bị coi là khơng có hiệu năng cao, chỉ có 1,38% khối lượng của chúng
phân hạch), ngay lập tức giết chết ít nhất 90.000 người. Bán kính bị tàn phá là 1,6 km
và cháy trên diện tích 4,4 km 2. Ước tính 90% nhà cửa ở Hiroshima bị hủy diệt hoặc hư
hại.
Lúc 11 giờ 01, vào phút cuối cùng, mây đứt quãng trên bầu trời Nagasaki cho phép sĩ
quan thả bom trên chiếc Bock's Car, Kermit Beahan. Quả bom "Fat Man", mang lõi
khoảng 6,4 kg Plutonium 239 được thả xuống Thung lũng công nghiệp của thành phố.
43 giây sau, nó nổ ở 469 mét cách mặt đất. Vụ nổ có nhiệt độ cao nhất đạt được là
3.871 °C (7.000° Fahrenheit) và sức gió khoảng 1.000 km/giờ (624 mph).
Theo một số nguồn ước tính, 70.000 người trên tổng số 240.000 dân cư Nagasaki chết
ngay và 60.000 người khác bị thương. Bán kính vụ nổ là 1,6 km, những đám cháy trải
dài từ phần bắc của thành phố cho đến 3,2 km cách vụ nổ về phía nam.
Ngày 15 tháng 8 năm 1945, Đế quốc Nhật Bản đầu hàng vô điều kiện Khối Đồng
minh và ký vào văn kiện đầu hàng ngày 2 tháng 9 năm 1945, chính thức chấm
dứt Chiến tranh thế giới thứ hai.
Quả bom đầu tiên mang tên "Gadget" được kích nổ trong chương trình thử nghiệm
"Trinity" gần Alamogordo, tiểu bang New Mexico ngày 16 tháng 7 năm 1945. Các quả
bom thả xuống Hiroshima và Nagasaki là những quả thứ hai và thứ ba được chế tạo và
cho đến nay, chúng vẫn là những vũ khí hạt nhân duy nhất được đưa ra sử dụng.
d. Tổ chức thực hiện: hoạt động cá nhân
- Gv chia lớp thành 6 nhóm, nhóm nào hồn thành trước lên trình bày cho các bạn
- Gv kiểm tra chuẩn hóa kiến thức.
2. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới
Hoạt động 1: Phản ứng hạt nhân (28 phút)
Mục tiêu:
- Nêu được sơ lược về phản ứng hạt nhân.
-Vận dụng được các định luật bảo toàn số khối và điện tích cho phản ứng hạt nhân.
Hoạt động của Gv và Hs
Bước 1: chuyển giao nhiệm vụ
Gv triển hai phiếu học tập số 1
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
Hs nghiên cứu sgk thảo luận hoàn thành
phiếu học tập số 1
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
Gv gọi đại diện nhóm trả lời câu hỏi trong
phiếu học tập
Bước 4: kết luận, nhận định
Hs nhận xét, bổ sung
Gv nhận xét, đánh giá
Phiếu học tập số 1
Câu 1
Cho các phản ứng hạt nhân:
2
3
4
1
1 D + 1T 2He + 0n + năng lượng
1
3
4
1 H + 1T 2He + năng lượng
Cho biết thế nào là phản ứng hạt
nhân? Phản ứng hóa học?
Sự khác biệt giữa phản ứng hóa
học và phản ứng hạt nhân?
Các giá trị được bảo tồn trong
phản ứng hạt nhân là gì?
Câu 2
Hồn thành các phương trình hạt
nhân sau:
6
1
4
3 Li + 1 H 2He + ???+ năng lượng
Sản phẩm dự kiến
1. Khái niệm
- Phản ứng hạt nhân là sự biến đổi
hạt nhân nguyên tử của một
nguyên tố hóa học thành hạt nhân
nguyên tử của một nguyên tố hóa
học khác.
- Phản ứng hóa học là sự thay đổi
lớp vỏ electron (thêm vào, bớt đi
hoặc dùng chung electron với
nguyên tử khác...), còn hạt nhân
nguyên tử hông thay đổi.
- Sự khác biệt giữa phản ứng hóa
học và phản ứng hạt nhân là sự
biến đổi năng lượng trong phản
ứng hạt nhân lớn hơn nhiều so với
các phản ứng hóa học
2. Định luật bảo tồn số khối
và bảo tồn điện tích
Trong phản ứng hạt nhân, cả số
khối và điện tích hạt nhân đều
được bảo tồn.
6
1
4
3
3 Li + 1 H 2He + 2 He + năng lượng
2
2
3
1
1 D + 1 D 1T + 1 H + năng lượng
2
1
D + 21 D 31T + ??? + năng lượng
Hoạt động 2: phóng xạ tự nhiên (30 phút)
Mục tiêu
- Nêu được sơ lược về sự phóng xạ tự nhiên; Lấy được ví dụ về sự phóng xạ tự nhiên.
- Vận dụng được các định luật bảo toàn số khối và điện tích cho phản ứng hạt nhân.
Hoạt động của Gv và Hs
Sản phẩm dự kiến
Bước 1: chuyển giao nhiệm vụ
1. Tính phóng xạ tự nhiên
Gv triển hai phiếu học tập số 2
- Tính phóng xạ tự nhiên là khả năng tự
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
phân rã của hạt nhân nguyên tử, tạo thành
Hs nghiên cứu sgk thảo luận hoàn thành
hạt nhân nguyên tử nguyên tố khác, đồng
phiếu học tập số 2
thời phóng ra bức xạ khơng nhìn thấy.
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
2. Thành phần của các tia phóng xạ
Gv gọi đại diện nhóm trả lời câu hỏi trong
- Phóng xạ kiểu apha: là sự phân rã hạt nhân
phiếu học tập
phóng ra hạt α
234
4
Bước 4: kết luận, nhận định
Vd: 238
92U 90 Th +¿ 2He
Hs nhận xét, bổ sung
- Phóng xạ kiểu beta: là sự phân rã hạt nhân
Gv nhận xét, đánh giá
phóng ra hạt β
239
0
Vd: 239
92U 93 Np +¿ −1e
- Phóng xạ kiểu gamma: là sự phân rã hạt
nhân theo kiểu phóng ra hạt α, β thường
kèm theo hạt γ. Hạt γ không mang điện
3. Độ bền của đồng vị phóng xạ và chu kì
bán rã
- Chu kì bán rã của một đồng vị phóng xạ là
thời gian để phân rã một nữa số nguyên tử
ban đầu (hay một nữa lượng chất bao đầu).
Vd Chu kì bán rã của đồng vị phóng xạ 90
38 Sr
90
là 28 năm, nghĩa là nếu có 1g 38Sr thì 28
năm chỉ cịn lại 0,5g, sau 28 năm tiếp theo
chỉ còn lại 0,25g.
Chu kì bán rã càng ngắn, đồng vị phân rã
càng nhanh, đồng vị càng kém bền. Chu kì
bán rã càng dài, đồng vị bị phân rã càng
chậm, đồng vị càng chậm.
Chu kì bán rã của một đồng vị phóng xạ là
thước đo độ bền tương đối của đồng vị đó.
Phiếu học tập số 2
Thế nào là tính phóng xạ tự nhiên?
Thế nào là phóng xạ alpha, beta và gamma?
Chu kì bán rã là gì? Cho ví dụ.
Độ bền phóng xạ được xác định như thế nào?
Hoạt động 3: phóng xạ hạt nhân (30 phút)
Mục tiêu
- Nêu được sơ lược về sự phóng xạ nhân tạo, phản ứng hạt nhân.
-Vận dụng được các định luật bảo tồn số khối và điện tích cho phản ứng hạt nhân.
Hoạt động của Gv và Hs
Sản phẩm dự kiến
Bước 1: chuyển giao nhiệm vụ
1. Tính phóng xạ nhân tạo
Gv triển hai phiếu học tập số 3
Hiện tượng phóng xạ nhân tạo được Irène
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
(con gái Marie Curie) cùng chồng tìm ra
Hs nghiên cứu sgk thảo luận hoàn thành
năm 1934, khi bắn phá hạt nhân nguyên tử
phiếu học tập số 3
boron, aluminium, magnesium bằng tia α.
4
30
1
Vd: 27
13 Al + 2H e 15 P +0n
Đồng vị 30
15 P khơng bền, tự phân rã phóng
xạ:
30
30
0
15 P14 Si + +1e
0
+1e là hạt positron, có khối lượng bằng e và
điện tích bằng +1
2. Sự phân chia hạt nhân và tổng hợp hạt
nhân
Sự phân chia hạt nhân (phân hạch hạt nhân)
là phản ứng phân chia hạt nhân nặng thành
hai hay nhiều mảnh có khối lượng nhẹ hơn.
235
1
141
92
1
92U + 0n 56 Ba +36 Kr +30n + năng
lượng
239
1
91
146
1
94 Pu + 0n 39 K + 55 Cs+30n + năng
lượng
- Sự tổng hợp hạt nhân là phản ứng
giữa các hạt nhân nhẹ kết hợp với
nhau, tạo thành hạt nhân nặng
hơn.
Các hạt nhân tham gia phản ứng
phải được nung nóng nên phản ứng
này còn gọi là phản ứng nhiệt
hạch.
4¿ 42H e + 2(+10e ) +2,5.109 kJ
2(H ¿ 21¿ 32 He+ 10n +2,9.108 kJ
Phiếu học tập số 3
- Hiện tượng phóng xạ nhân tạo được nhà bác học nào tìm ra? Vào năm
nào?
- Hồn thành các phương trình hạt nhân sau:
235
1
141
1
92U + 0n 56 Ba +.....+30n + năng lượng
239
1
146
1
94 Pu + 0n ...... 55 Cs+30n + năng lượng
4¿ 42H e + 2(.......) +2,5.109 kJ
2(H ¿ 21¿ ......+ 10n +2,9.108 kJ
Hoạt động 4: ứng dụng của đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân(20 phút)
Mục tiêu
- Nêu được ứng dụng của phản ứng hạt nhân phục vụ nghiên cứu khoa học, đời sống và
sản xuất.
- Nêu được các ứng dụng điển hình của phản ứng hạt nhân: xác định niên đại cổ vật, các
ứng dụng trong lĩnh vực y tế, năng lượng,...
Hoạt động của Gv và Hs
Sản phẩm dự kiến
1. Trong y học
Bước 1: chuyển giao nhiệm vụ
Hs theo dõi hình ảnh gv cung cấp hệ thống Xạ trị là sử dụng các bức xạ ion
được các ứng dụng quan trọng của đồng vị hóa: điều trị ung thư
phóng xạ và phản ứng hạt nhân bằng hình Thay đổi cấu trúc DNA
ảnh video
Đồng vị phóng xạ 60
27 Co là nguồn
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
phát xạ γ, bức xạ γ điều trị các
khối u sâu bên trong cơ thể.
Các bệnh ung thư bên ngồi như
ung thư da có thể điều trị bằng các
tia phóng xạ phát ra từ đồng vị 30
15 P
90
hay 38 Sr bằng cách áp các túi nhựa
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
Gv gọi đại diện nhóm trả lời câu hỏi trong
phiếu học tập
Bước 4: kết luận, nhận định
Hs nhận xét, bổ sung
Gv nhận xét, đánh giá
đồng vị phóng xạ vào vùng bị tổn
thương.
-Dùng đồng vị phóng xạ 131
53 I để
chuẩn đốn và chữa bệnh bướu cổ
2. Trong nông nghiệp
Thay đổi kiểu gene tạo ra giống
Hs nghiên cứu thảo luận rút ra các ứng dụng mới.
của đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân Diệt khuẩn, bảo vệ lương thực,
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
thực phẩm lâu dài.
Gv gọi đại diện nhóm nêu các ứng dụng của 3. Xác định niên đại cổ vật
đồng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân
bằng hàm lượng đồng vị phóng
Bước 4: kết luận, nhận định
xạ
Hs nhận xét, bổ sung
a. Xác định niên đại (tuổi) của các
Gv nhận xét, đánh giá
di vật khảo cổ bằng đồng vị 146C
b. Xác định niên đại (tuổi) của đá
trong địa chất bằng đồng vị 238
92U
4. Sử dụng năng lượng nguyên
tử phục vụ cho lợi ích
239
Dùng các đồng vị 235
92U và 94 Pu làm
nhiên liệu trong các lò phản ứng
hạt nhân để sản xuất ra điện (nhà
máy điện nguyên tử) và chạy các
tàu phá băng.
Hoạt động 3: luyện tập (5 phút)
a. Mục tiêu: nhằm củng cố các nội dụng đã học về:
- Phản ứng hạt nhân và vận dụng các định luật tuần hoàn để viết phương trình.
- Sự phóng xạ tự nhiên
- Sự phóng xạ nhân tạo
- Ứng dụng của sự phóng xạ và phản ứng hạt nhân trong các lĩnh vực công nghệ và đời sống thực tế.
b. Nội dung
Vận dụng kiến thức về phóng xạ và phản ứng hạt nhân để hiểu ứng dụng của các hiện tượng đó trong
một số lĩnh vực: y tế (chuẩn đoán và điều trị ung thư, xạ trị…), nông nghiệp (tạo giống mới, bảo
quản hoa quả…), năng lượng (điện nguyên tử…) và khảo cổ (xác định niên đại cổ vật…)
c. Sản phẩm
Học sinh lập được sơ đồ tư duy cho nội dung học
d. Tổ chức thực hiện: gv hướng dẫn học sinh lập được sơ đồ nội dung học
Hoạt động 4: Vận dụng (5 phút)
a. Mục tiêu: Giúp học sinh vận dụng kiến thức đã được học trong bài để giải quyết các câu hỏi, nội
dung gắn liền với thực tiễn và mở rộng thêm kiến thức của học sinh về phản ứng hạt nhân
b. Nội dung: Hs giải quyết phiếu học tập số 4
Hoàn thành phương trình phản ưng hạt nhân
6
1
4
3 Li + 1 H 2He +…...
6
2
3 Li +1 D …..
197
0
80 Hg + −1e ….
c. sản phẩm
Li + 11 H 42He + 32 He
Li +21 D 84 Be
Hg + −10e 197
79 Au
6
3
6
3
197
80
d. Tổ chức hoạt động: gv cho Hs thảo luận sau đó trình bày kết quả