第十九章第2節(jié)放射性元素的衰變

1、放射性元素的衰變£突破-教材新知曰活學(xué)到適用知識(shí)點(diǎn)一原子核的衰變探新知基礎(chǔ)練1. 衰變定乂原子核放出a粒子或B粒子，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。2. 衰變的類型一種是a衰變，另一種是 B衰變，而丫射線是伴隨a衰變或B衰變產(chǎn)生的。3. 衰變方程2382344a 衰變：92U T 90Th + 2He ;B 衰變：294ThT29：Pa+弓e。4. 衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒,質(zhì)量數(shù)守恒。辨是非(對(duì)的劃錯(cuò)的劃“x”)1. 原子核發(fā)生 B衰變時(shí)放出一個(gè)電子，說明原子核內(nèi)有電子。(x)2. 原子核發(fā)生 a衰變時(shí)，新核的質(zhì)量數(shù)減少4o (V)釋疑難對(duì)點(diǎn)練1. a衰變和

2、B衰變的實(shí)質(zhì)及規(guī)律(1) 衰變的實(shí)質(zhì)：在放射性元素的原子核中，2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合得比較緊密，在一定條件下會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核中拋射出來，這就是放射性元素發(fā)生的a衰變,其反應(yīng)式為2；h + 2ont4He。(2) B衰變的實(shí)質(zhì)：原子核里雖然沒有電子，但是核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子，產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來，這就是B衰變，其反應(yīng)式為 0n t 1h +- 1e。(3) Y寸線是伴隨a衰變或B衰變產(chǎn)生的，丫射線不改變?cè)雍说碾姾蓴?shù)和質(zhì)量數(shù)。 其實(shí) 質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生 a衰變或B衰變時(shí)，產(chǎn)生的某些新核由于具有過多的能量 (核處于 激發(fā)態(tài))而輻射出丫光子。(4) 原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守

3、恒，但并非質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程前、后質(zhì)量發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)而釋放出核能，質(zhì)量與能量相聯(lián)系。(5) 在發(fā)生B衰變時(shí)，釋放的電子具有很大的能量，一定來自于原子核，它是由中子和 質(zhì)子的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的，這表明質(zhì)子 (或中子)也是變化的。2. 衰變次數(shù)的計(jì)算方法設(shè)放射性元素AX經(jīng)過n次a衰變和m次B衰變后，變成穩(wěn)定的新元素 AY，則衰變方 程為：AX tA 丫+ n；He + m-1e。根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程：A= A'+ 4n, Z = Z'+ 2n- m。以上兩式聯(lián)立解得：A A'A-A',n=4，m=2+ Z Z。試身手1原子序數(shù)大于或等于 83的所有元素

4、，都能自發(fā)地放出射線。這些射線共有三種:射線、B射線和 丫射線。卜列說法中止確的是 （)A.原子核每放出一個(gè)a粒子，原子序數(shù)減少4B.原子核每放出一個(gè)a粒子，原子序數(shù)增加4C.原子核每放出一個(gè)B粒子，原子序數(shù)減少1D.原子核每放出一個(gè)B粒子，原子序數(shù)增加1解析：選D 發(fā)生一次a衰變，核電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4,原子序數(shù)減少：2;發(fā)生一次B衰變，核電荷數(shù)、原子序數(shù)增加1。故D正確。半衰期知識(shí)點(diǎn)三探新知基礎(chǔ)練1. 半衰期定義大量放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。2. 決定因素放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部 條件沒有關(guān)系。不同的放射性元素，半衰

5、期不同。3. 應(yīng)用利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點(diǎn)，可以測(cè)量其衰變程度、推斷時(shí)間。辨是非（對(duì)的劃錯(cuò)的劃“x”）1. 溫度升高，放射性元素的半衰期會(huì)減小。（X）2. 氡的半衰期為 3.8天，若取4 g氡原子核，經(jīng)7.6天后只剩下1 g氡原子核。（V）釋疑難對(duì)點(diǎn)練1. 對(duì)半衰期的理解半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰變速率一定，不同元素半衰期不同，有的差別很大。2. 半衰期公式N余=N原(2)"T，m余=m0(一共經(jīng)過幾次 a衰變或幾次 B衰變？)t/T。式中N原、叫)表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，T表示

6、半衰期。3. 適用條件半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對(duì)于一個(gè)特定的原子核，無法確定何時(shí)發(fā)生衰變，但可以確定各個(gè)時(shí)刻發(fā)生衰變的概率，即某時(shí)衰變的可能性，因 此，半衰期只適用于大量的原子核。試身手2關(guān)于半衰期，下面各種說法中正確的是()A .所有放射性元素都有一定的半衰期，半衰期的長短與元素的質(zhì)量有關(guān)B.半衰期是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間C 一塊純凈的放射性元素的礦石，經(jīng)過一個(gè)半衰期以后，它的總質(zhì)量?jī)H剩下一半D 放射性元素在高溫和高壓的情況下，半衰期要變短，但它與其他物質(zhì)化合后，半衰期要變長解析：選B 半衰期是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，是表

7、明放射 性元素原子衰變快慢的物理量，與元素的質(zhì)量、物理、化學(xué)狀態(tài)，均無關(guān)，因?yàn)樗プ儺a(chǎn)物 大部分仍留在礦石中，所以礦石總質(zhì)量沒有太大的改變，故正確答案為B。也|鎖定*命題熱點(diǎn)研考題知考悄| 知抑律授技口| 知能步步升坂|對(duì)a衰變和B衰變的實(shí)質(zhì)的正確理解典例192U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)?2Pb核，問：rt tc /ci 23820640答案(1)86 (2) 92U t 82Pb + 82He + 6-ie(1) 寫衰變方程的基本原則是質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，依據(jù)這兩個(gè)原則列方程就可確定a衰變和B衰變的次數(shù)。(2) 計(jì)算衰變前后核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的差值，除了可根據(jù)衰變的實(shí)質(zhì)分析外，也可根據(jù)質(zhì)量數(shù)

8、、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。典例2 “朝核危機(jī)”引起全球矚目，其焦點(diǎn)就是朝鮮核電站采用輕水堆還是重水堆。重水堆核電站在發(fā)電的同時(shí)，可以生產(chǎn)出可供研制核武器的钚239(234pu)，這種钚239可由鈾23939U)經(jīng)過n次B衰變而產(chǎn)生，則 n為()A. 2B. 239C. 145D . 92解析選a b衰變的規(guī)律是質(zhì)量數(shù)不變，質(zhì)子數(shù)增加1。294pu比292u質(zhì)子數(shù)增加2,所以發(fā)生2次B衰變，A對(duì)。對(duì)半衰期的理解和計(jì)算(衰變后的元素用 X表示)。(2)經(jīng)過天75%的碘131核發(fā)生了衰變。典例3碘131核不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生B衰變，其半衰期為 8天。131(1)碘131核的衰變方程：531 >

9、思路點(diǎn)撥(1) 寫衰變方程的依據(jù)是質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。(2) m= mo 1 T，m指衰變后剩余的質(zhì)量，而不是已衰變的質(zhì)量。解析嚼> 154x + - 1e(2)75%的碘發(fā)生了衰變，即 25%的未衰變。即=25% = ；= 1 2,共經(jīng)歷了兩個(gè)半衰期即16天。mo4 2答案 嚼一一> 154x + - 1e (2)16典例414C是碳的一種半衰期為 5 730年的放射性同位素，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)了曹操墓,若考古工作者探測(cè)到其棺木中14C的含量約為原來的 4則該古木死亡的時(shí)間距今大約為5鴿 0.8()A. 22 900 年B. 11 400 年C . 5 700 年D . 1 900

10、 年解析選D 假設(shè)古木死亡時(shí)14C的質(zhì)量為 m0,現(xiàn)在的質(zhì)量為 m,從古木死亡到現(xiàn)在所含14c經(jīng)過了 n個(gè)半衰期，由題意可知：=G）n= .（多選）三個(gè)原子核X、丫、Z , X核放出一個(gè)正電子后變?yōu)?反應(yīng)后生成Z核并放出一個(gè)氦核（4He），則下面說法正確的是（ A. X核比Z核多一個(gè)質(zhì)子B. X核比Z核少一個(gè)中子 C . X核的質(zhì)量數(shù)比Z核質(zhì)量數(shù)多3個(gè)D . X核與Z核的總電荷數(shù)是 Y核電荷數(shù)的2倍 解析：選CD 設(shè)原子核X的質(zhì)量數(shù)為x,電荷數(shù)為y,依題意寫出核反應(yīng)方程 xXtY + 0e, Y + 1h tz + ；He。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可得原子核Y的質(zhì)量數(shù)為x,電荷數(shù)為y 1,

11、原子核Z的質(zhì)量數(shù)為x 3,電荷數(shù)為y 2。X核的質(zhì)子數(shù)（y）比Z核的質(zhì)子數(shù)（y2）多2個(gè)，選項(xiàng)A錯(cuò)；X核的中子數(shù)（x y）比Z核的中子數(shù)（x y 1）多1個(gè)，選項(xiàng)B錯(cuò);X核的質(zhì)量數(shù)（x）比Z核的質(zhì)量數(shù)（x 3）多3個(gè)，選項(xiàng)C對(duì)；X核與Z核的總電荷數(shù)（2y 2） 是Y核的電荷數(shù)（y 1）的2倍，選項(xiàng)D對(duì)。所以n-1即古木死亡的時(shí)間距mo 2531今約為5 730 X 3年-1 900年，D正確。3應(yīng)用-落實(shí)體驗(yàn)湮堂對(duì)點(diǎn)繚課下綜合嫌I課時(shí)計(jì)右通黃課堂對(duì)點(diǎn)鞏固1. 一個(gè)原子核發(fā)生衰變時(shí)，下列說法中錯(cuò)誤的是（）A總質(zhì)量數(shù)保持不變B.核子數(shù)保持不變C .變化前后質(zhì)子數(shù)保持不變D.總能量保持不變解析：選C

12、 衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，又質(zhì)量數(shù)等于核子數(shù)，故衰變過程中核子數(shù)不變，A、B正確；發(fā)生B衰變時(shí)，質(zhì)子數(shù)增加，C錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律知D正確。2.某放射性元素經(jīng)過11.4天有7的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為8A. 11.4 天B. 7.6 天C. 5.7 天D. 3.8 天解析：選D 半衰期是指有半數(shù)原子核發(fā)生衰變的時(shí)間，根據(jù)卡=3,因?yàn)閠11 4=11.4天，所以T =腎天=3.8天。D正確。Y核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核A. 目前地殼中的86Rn主要來自于其他放射性元素的衰變222B. 在地球形成的初期，地殼中元素86Rn的含量足夠高c .當(dāng)衰變產(chǎn)物284po積累到一定量以后，284po的增加

13、會(huì)減慢286Rn的衰變進(jìn)程D.286Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了它的半衰期解析：選A 地殼中2Rn主要來自其他放射性元素的衰變，才會(huì)在經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代后繼續(xù)存在，則 A正確，B錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期與外界環(huán)境等因素?zé)o關(guān)，則C、D錯(cuò)誤。課堂小結(jié)課時(shí)跟蹤檢測(cè)十四一、單項(xiàng)選擇題1. B衰變中放出的電子來自（）A .組成原子核的電子B.核內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子C .核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子D .原子核外軌道中的電子解析：選C 組成原子核的核子只有中子及質(zhì)子，沒有電子，故 A錯(cuò)；B項(xiàng)違背了電 荷數(shù)守恒，故B錯(cuò)；B衰變是原子核的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)釋放電子，而與核外電子無關(guān)，D錯(cuò)，C對(duì)。2. 在存

14、放放射性元素時(shí)，若把放射性元素置于大量水中；密圭寸于鉛盒中；與輕核元素結(jié)合成化合物。則（）A措施可減緩放射性元素衰變B.措施可減緩放射性元素衰變C措施可減緩放射性元素衰變D 上述措施均無法減緩放射性元素衰變解析：選D 放射性元素的衰變快慢由其原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與外界因素?zé)o關(guān)，所 以A、B、C錯(cuò)誤，D正確。3. 原子核232u經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?29rh ,繼而經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?29：Pa, 再經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?29u。放射性衰變、和依次為 （）A . a衰變、3衰變、3衰變B.3衰變、a衰變、3衰變C3衰變、3衰變、a衰變Da衰變、3衰變、a衰變解析：選A 292u2lkh，

15、質(zhì)量數(shù)少4,電荷數(shù)少2，說明為a衰變；2lkh 3：Pa，294Pa292U，質(zhì)子數(shù)分別加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明為3衰變。A正確。4科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池，它是采用半衰期長達(dá)100年的放射性同位素鎳63（6；Ni）和銅兩種金屬作為長壽命電池的材料，禾U用鎳63發(fā)生3衰變時(shí)釋放電子給銅片，把鎳63和銅片作電池兩極，外接負(fù)載為負(fù)載提供電能。下面有關(guān)該電池的說法正確的是（）A. 鎳63的衰變方程是63nT_ie+ 23cuB. 鎳63的衰變方程是63Ni1e+ 6：CuC .外接負(fù)載時(shí)鎳63的電勢(shì)比銅片高D .該電池內(nèi)電流方向是從鎳 63到銅片解析：選C 28Ni的衰變方程為6；Ni1e

16、+ 69cu，選項(xiàng)A、B錯(cuò)；電流方向?yàn)檎姾啥?向移動(dòng)方向，在電池內(nèi)部電流從銅片到鎳63,鎳63電勢(shì)高，選項(xiàng) C對(duì)，D錯(cuò)。5. 14C測(cè)年法是利用14C衰變規(guī)律對(duì)古生物進(jìn)行年代測(cè)定的方法。若以橫坐標(biāo)t表示時(shí)間，縱坐標(biāo)m表示任意時(shí)刻14C的質(zhì)量，mo為t= 0時(shí)14C的質(zhì)量。下面選項(xiàng)圖中能正確反 映14C衰變規(guī)律的是（）ABCDt解析：選C 由公式m= mo -1 T及數(shù)學(xué)知識(shí)，可知能正確反映14C的衰變規(guī)律的應(yīng)為C。6.將半衰期為5天的質(zhì)量為64 g的鉍分成四份分別投入：（1）開口容器中；（2）100 atm 的密封容器中；（3）100 C的沸水中； 與別的元素形成化合物。經(jīng)10天后，四種情況

17、下剩下的鉍的質(zhì)量分別為 m1> m2、m3、m4。則（）A. m1 = m2= m3= m4= 4 gB. m1= m2= m3= 4 g, m4<4 gC. m1>m2>m3>m4, m1= 4 gD. m1 = 4 g,其余無法知道16x 2 10g= 4 g,所以 A解析：選A 放射性元素的半衰期是一定的，與放射性元素所處的物理環(huán)境和化學(xué)環(huán) 境無關(guān)，故四種情況下鉍剩余的質(zhì)量相等，又剩余的鉍的質(zhì)量為 正確。、多項(xiàng)選擇題2327.（海南高考）原子核9oTh具有天然放射性，它經(jīng)過若干次 a衰變和 的原子核。下列原子核中，有三種是232Th衰變過程中可以產(chǎn)生的，它們

18、是204203216224226A. 82Pb B 82Pb C 84P0 D 88Ra E 88Ra解析：選ACD 發(fā)生a衰變時(shí)放出；He，發(fā)生3衰變時(shí)放出電子 荷數(shù)守恒有，每發(fā)生一次a衰變質(zhì)量數(shù)減少0-ie,4，電荷數(shù)減少2，每發(fā)生一次變化，電荷數(shù)增加 1由質(zhì)量數(shù)的變化可確定a衰變的次數(shù)（必須是整數(shù)）,B衰變后會(huì)變成新根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電B衰變質(zhì)量數(shù)不進(jìn)而可知3衰變的次數(shù)。逐一判斷可知 A、C、D符合要求。8對(duì)天然放射現(xiàn)象，下列說法中正確的是A . a粒子帶正電，所以 a射線一定是從原子核中射出的B.3粒子帶負(fù)電，所以 3射線有可能是核外電子C . 丫射線是光子流，所以 丫射線有可能是原子發(fā)光產(chǎn)

19、生的D . a射線、3射線、丫射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的解析：選AD a衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合在一起形成一個(gè)氦核發(fā)射出來的，3衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，然后釋放出 電子，丫射線伴隨a衰變和3衰變的產(chǎn)生而產(chǎn)生。所以這三種射線都是從原子核內(nèi)部釋放出 來的。A、D正確。9.23892U衰變成2°682Pb的過程中（）A .經(jīng)歷了 8次a衰變和6次3衰變B.鉛核比鈾核中子數(shù)少 22個(gè)C .鉛核比鈾核質(zhì)子數(shù)少 32個(gè)D .衰變中有6個(gè)中子變成質(zhì)子解析：選ABD 衰變過程中，每次 a衰變放出一個(gè) a粒子，核電荷數(shù)少 2,質(zhì)量數(shù)少4, 而每次3

20、衰變一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子并釋放出一個(gè)電子，核電荷數(shù)增1，質(zhì)量數(shù)不變。從鈾核與鉛核的質(zhì)量數(shù)變化，可知經(jīng)歷了8次a衰變，8次a衰變后新核的核電荷數(shù)應(yīng)為76,比鉛核的核電荷數(shù)少6，要經(jīng)過6次3衰變才能成為鉛核，A、D選項(xiàng)正確；原子核由質(zhì)子、中子組成，鈾核中中子數(shù)為238 92= 146,鉛核中中子數(shù)為206 82= 124，相差22, B選項(xiàng)正確；鈾核質(zhì)子數(shù)為92,鉛核質(zhì)子數(shù)為 82,相差10, C選項(xiàng)錯(cuò)誤。三、非選擇題10. 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來靜止的原子核，由于放出一個(gè)a粒子,結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓的徑跡照片（如圖所示），今測(cè)得兩個(gè)相切圓半徑之比r1 : r2= 44 : 1。求：（1）這個(gè)原

21、子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少？圖中哪一個(gè)圓是 a粒子的徑跡？（說明理由）解析：(1)設(shè)衰變后a粒子的電荷量為 qi = 2e,新生核的電荷量為 q2，它們的質(zhì)量分別 為mi和m2，衰變后的速度分別為 vi和v2,則原來原子核的電荷量 q= qi + q2,根據(jù)軌道半 徑公式有：miv iBqi miv iq2r2 m2V 2 m2V 2qiBq2又由于衰變過程中遵循動(dòng)量守恒定律，則mivi= m2v2以上三式聯(lián)立解得 q= 90e。即這個(gè)原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)為90。(2)由于動(dòng)量大小相等，因此軌道半徑與粒子的電荷量成反比。所以圓軌道1是a粒子的徑跡，圓軌道2是新生核的徑跡，兩者電性相同，運(yùn)動(dòng)方向相反。答案：(1)90(2)圓軌