第十九章第2节放射性元素的衰变

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1、放射性元素的衰变突破-教材新知曰活学到适用知识点一原子核的衰变探新知基础练1. 衰变定乂原子核放出a粒子或B粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。2. 衰变的类型一种是a衰变，另一种是 B衰变，而丫射线是伴随a衰变或B衰变产生的。3. 衰变方程2382344a 衰变：92U T 90Th + 2He ;B 衰变：294ThT29：Pa+弓e。4. 衰变规律电荷数守恒,质量数守恒。辨是非(对的划错的划“x”)1. 原子核发生 B衰变时放出一个电子，说明原子核内有电子。(x)2. 原子核发生 a衰变时，新核的质量数减少4o (V)释疑难对点练1. a衰变和B衰变的实质

2、及规律(1) 衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得比较紧密，在一定条件下会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是放射性元素发生的a衰变,其反应式为2；h + 2ont4He。(2) B衰变的实质：原子核里虽然没有电子，但是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是B衰变，其反应式为 0n t 1h +- 1e。(3) Y寸线是伴随a衰变或B衰变产生的，丫射线不改变原子核的电荷数和质量数。 其实 质是放射性原子核在发生 a衰变或B衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量 (核处于 激发态)而辐射出丫光子。(4) 原子核衰变时质量数守恒，但并非质

3、量守恒，核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出核能，质量与能量相联系。(5) 在发生B衰变时，释放的电子具有很大的能量，一定来自于原子核，它是由中子和 质子的转化产生的，这表明质子 (或中子)也是变化的。2. 衰变次数的计算方法设放射性元素AX经过n次a衰变和m次B衰变后，变成稳定的新元素 AY，则衰变方 程为：AX tA 丫+ n；He + m-1e。根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A= A+ 4n, Z = Z+ 2n- m。以上两式联立解得：A AA-A,n=4，m=2+ Z Z。试身手1原子序数大于或等于 83的所有元素，都能自发地放出射线。这些射线共有三种:射线、B射线

4、和 丫射线。卜列说法中止确的是 （)A.原子核每放出一个a粒子，原子序数减少4B.原子核每放出一个a粒子，原子序数增加4C.原子核每放出一个B粒子，原子序数减少1D.原子核每放出一个B粒子，原子序数增加1解析：选D 发生一次a衰变，核电荷数减少2，质量数减少4,原子序数减少：2;发生一次B衰变，核电荷数、原子序数增加1。故D正确。半衰期知识点三探新知基础练1. 半衰期定义大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。2. 决定因素放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部 条件没有关系。不同的放射性元素，半衰期不同。3. 应用利用半衰期非常稳定这一特点，可以测

5、量其衰变程度、推断时间。辨是非（对的划错的划“x”）1. 温度升高，放射性元素的半衰期会减小。（X）2. 氡的半衰期为 3.8天，若取4 g氡原子核，经7.6天后只剩下1 g氡原子核。（V）释疑难对点练1. 对半衰期的理解半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率一定，不同元素半衰期不同，有的差别很大。2. 半衰期公式N余=N原(2)T，m余=m0(一共经过几次 a衰变或几次 B衰变？)t/T。式中N原、叫)表示衰变前的原子数和质量，N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t表示衰变时间，T表示半衰期。3. 适用条件半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变

6、规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因 此，半衰期只适用于大量的原子核。试身手2关于半衰期，下面各种说法中正确的是()A .所有放射性元素都有一定的半衰期，半衰期的长短与元素的质量有关B.半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间C 一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半D 放射性元素在高温和高压的情况下，半衰期要变短，但它与其他物质化合后，半衰期要变长解析：选B 半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，是表明放射 性元素原子衰变快慢的物理量，与元素的质量、物理、化学状态

7、，均无关，因为衰变产物 大部分仍留在矿石中，所以矿石总质量没有太大的改变，故正确答案为B。也|锁定*命题热点研考题知考悄| 知抑律授技口| 知能步步升坂|对a衰变和B衰变的实质的正确理解典例192U核经一系列的衰变后变为82Pb核，问：rt tc /ci 23820640答案(1)86 (2) 92U t 82Pb + 82He + 6-ie(1) 写衰变方程的基本原则是质量数守恒和电荷数守恒，依据这两个原则列方程就可确定a衰变和B衰变的次数。(2) 计算衰变前后核的质子数和中子数的差值，除了可根据衰变的实质分析外，也可根据质量数、质子数、中子数的关系进行计算。典例2 “朝核危机”引起全球瞩目

8、，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆。重水堆核电站在发电的同时，可以生产出可供研制核武器的钚239(234pu)，这种钚239可由铀23939U)经过n次B衰变而产生，则 n为()A. 2B. 239C. 145D . 92解析选a b衰变的规律是质量数不变，质子数增加1。294pu比292u质子数增加2,所以发生2次B衰变，A对。对半衰期的理解和计算(衰变后的元素用 X表示)。(2)经过天75%的碘131核发生了衰变。典例3碘131核不稳定，会发生B衰变，其半衰期为 8天。131(1)碘131核的衰变方程：531 思路点拨(1) 写衰变方程的依据是质量数守恒，电荷数守恒。(2) m=

9、mo 1 T，m指衰变后剩余的质量，而不是已衰变的质量。解析嚼 154x + - 1e(2)75%的碘发生了衰变，即 25%的未衰变。即=25% = ；= 1 2,共经历了两个半衰期即16天。mo4 2答案 嚼一一 154x + - 1e (2)16典例414C是碳的一种半衰期为 5 730年的放射性同位素，科学家已发现了曹操墓,若考古工作者探测到其棺木中14C的含量约为原来的 4则该古木死亡的时间距今大约为5鸽 0.8()A. 22 900 年B. 11 400 年C . 5 700 年D . 1 900 年解析选D 假设古木死亡时14C的质量为 m0,现在的质量为 m,从古木死亡到现在所含

10、14c经过了 n个半衰期，由题意可知：=G）n= .（多选）三个原子核X、丫、Z , X核放出一个正电子后变为 反应后生成Z核并放出一个氦核（4He），则下面说法正确的是（ A. X核比Z核多一个质子B. X核比Z核少一个中子 C . X核的质量数比Z核质量数多3个D . X核与Z核的总电荷数是 Y核电荷数的2倍 解析：选CD 设原子核X的质量数为x,电荷数为y,依题意写出核反应方程 xXtY + 0e, Y + 1h tz + ；He。根据质量数守恒和电荷数守恒，可得原子核Y的质量数为x,电荷数为y 1,原子核Z的质量数为x 3,电荷数为y 2。X核的质子数（y）比Z核的质子数（y2）多2个

11、，选项A错；X核的中子数（x y）比Z核的中子数（x y 1）多1个，选项B错;X核的质量数（x）比Z核的质量数（x 3）多3个，选项C对；X核与Z核的总电荷数（2y 2） 是Y核的电荷数（y 1）的2倍，选项D对。所以n-1即古木死亡的时间距mo 2531今约为5 730 X 3年-1 900年，D正确。3应用-落实体验湮堂对点缭课下综合嫌I课时计右通黄课堂对点巩固1. 一个原子核发生衰变时，下列说法中错误的是（）A总质量数保持不变B.核子数保持不变C .变化前后质子数保持不变D.总能量保持不变解析：选C 衰变过程中质量数守恒，又质量数等于核子数，故衰变过程中核子数不变，A、B正确；发生B衰

12、变时，质子数增加，C错误；根据能量守恒定律知D正确。2.某放射性元素经过11.4天有7的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为8A. 11.4 天B. 7.6 天C. 5.7 天D. 3.8 天解析：选D 半衰期是指有半数原子核发生衰变的时间，根据卡=3,因为t11 4=11.4天，所以T =肾天=3.8天。D正确。Y核，Y核与质子发生核A. 目前地壳中的86Rn主要来自于其他放射性元素的衰变222B. 在地球形成的初期，地壳中元素86Rn的含量足够高c .当衰变产物284po积累到一定量以后，284po的增加会减慢286Rn的衰变进程D.286Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的

13、半衰期解析：选A 地壳中2Rn主要来自其他放射性元素的衰变，才会在经过漫长的地质年代后继续存在，则 A正确，B错误；放射性元素的半衰期与外界环境等因素无关，则C、D错误。课堂小结课时跟踪检测十四一、单项选择题1. B衰变中放出的电子来自（）A .组成原子核的电子B.核内质子转化为中子C .核内中子转化为质子D .原子核外轨道中的电子解析：选C 组成原子核的核子只有中子及质子，没有电子，故 A错；B项违背了电 荷数守恒，故B错；B衰变是原子核的中子转化为质子时释放电子，而与核外电子无关，D错，C对。2. 在存放放射性元素时，若把放射性元素置于大量水中；密圭寸于铅盒中；与轻核元素结合成化合物。则（

14、）A措施可减缓放射性元素衰变B.措施可减缓放射性元素衰变C措施可减缓放射性元素衰变D 上述措施均无法减缓放射性元素衰变解析：选D 放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所 以A、B、C错误，D正确。3. 原子核232u经放射性衰变变为原子核 29rh ,继而经放射性衰变变为原子核 29：Pa, 再经放射性衰变变为原子核 29u。放射性衰变、和依次为 （）A . a衰变、3衰变、3衰变B.3衰变、a衰变、3衰变C3衰变、3衰变、a衰变Da衰变、3衰变、a衰变解析：选A 292u2lkh，质量数少4,电荷数少2，说明为a衰变；2lkh 3：Pa，294Pa292U，质子数分别

15、加1，质量数不变，说明为3衰变。A正确。4科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63（6；Ni）和铜两种金属作为长寿命电池的材料，禾U用镍63发生3衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能。下面有关该电池的说法正确的是（）A. 镍63的衰变方程是63nT_ie+ 23cuB. 镍63的衰变方程是63Ni1e+ 6：CuC .外接负载时镍63的电势比铜片高D .该电池内电流方向是从镍 63到铜片解析：选C 28Ni的衰变方程为6；Ni1e+ 69cu，选项A、B错；电流方向为正电荷定 向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍63

16、,镍63电势高，选项 C对，D错。5. 14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，mo为t= 0时14C的质量。下面选项图中能正确反 映14C衰变规律的是（）ABCDt解析：选C 由公式m= mo -1 T及数学知识，可知能正确反映14C的衰变规律的应为C。6.将半衰期为5天的质量为64 g的铋分成四份分别投入：（1）开口容器中；（2）100 atm 的密封容器中；（3）100 C的沸水中； 与别的元素形成化合物。经10天后，四种情况下剩下的铋的质量分别为 m1 m2、m3、m4。则（）A. m1 = m2= m3= m

17、4= 4 gB. m1= m2= m3= 4 g, m4m2m3m4, m1= 4 gD. m1 = 4 g,其余无法知道16x 2 10g= 4 g,所以 A解析：选A 放射性元素的半衰期是一定的，与放射性元素所处的物理环境和化学环 境无关，故四种情况下铋剩余的质量相等，又剩余的铋的质量为 正确。、多项选择题2327.（海南高考）原子核9oTh具有天然放射性，它经过若干次 a衰变和 的原子核。下列原子核中，有三种是232Th衰变过程中可以产生的，它们是204203216224226A. 82Pb B 82Pb C 84P0 D 88Ra E 88Ra解析：选ACD 发生a衰变时放出；He，发

18、生3衰变时放出电子 荷数守恒有，每发生一次a衰变质量数减少0-ie,4，电荷数减少2，每发生一次变化，电荷数增加 1由质量数的变化可确定a衰变的次数（必须是整数）,B衰变后会变成新根据质量数和电B衰变质量数不进而可知3衰变的次数。逐一判断可知 A、C、D符合要求。8对天然放射现象，下列说法中正确的是A . a粒子带正电，所以 a射线一定是从原子核中射出的B.3粒子带负电，所以 3射线有可能是核外电子C . 丫射线是光子流，所以 丫射线有可能是原子发光产生的D . a射线、3射线、丫射线都是从原子核内部释放出来的解析：选AD a衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合在一起形成一个氦核发射出

19、来的，3衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出 电子，丫射线伴随a衰变和3衰变的产生而产生。所以这三种射线都是从原子核内部释放出 来的。A、D正确。9.23892U衰变成2682Pb的过程中（）A .经历了 8次a衰变和6次3衰变B.铅核比铀核中子数少 22个C .铅核比铀核质子数少 32个D .衰变中有6个中子变成质子解析：选ABD 衰变过程中，每次 a衰变放出一个 a粒子，核电荷数少 2,质量数少4, 而每次3衰变一个中子变成一个质子并释放出一个电子，核电荷数增1，质量数不变。从铀核与铅核的质量数变化，可知经历了8次a衰变，8次a衰变后新核的核电荷数应为76,比铅

20、核的核电荷数少6，要经过6次3衰变才能成为铅核，A、D选项正确；原子核由质子、中子组成，铀核中中子数为238 92= 146,铅核中中子数为206 82= 124，相差22, B选项正确；铀核质子数为92,铅核质子数为 82,相差10, C选项错误。三、非选择题10. 在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个a粒子,结果得到一张两个相切圆的径迹照片（如图所示），今测得两个相切圆半径之比r1 : r2= 44 : 1。求：（1）这个原子核原来所含的质子数是多少？图中哪一个圆是 a粒子的径迹？（说明理由）解析：(1)设衰变后a粒子的电荷量为 qi = 2e,新生核的电荷量为 q2，它们的质

21、量分别 为mi和m2，衰变后的速度分别为 vi和v2,则原来原子核的电荷量 q= qi + q2,根据轨道半 径公式有：miv iBqi miv iq2r2 m2V 2 m2V 2qiBq2又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则mivi= m2v2以上三式联立解得 q= 90e。即这个原子核原来所含的质子数为90。(2)由于动量大小相等，因此轨道半径与粒子的电荷量成反比。所以圆轨道1是a粒子的径迹，圆轨道2是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。答案：(1)90(2)圆轨道1理由见解析ii. 放射性同位素14c被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得 佃60年诺贝尔

22、化学奖。(1) 宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的14C，它很容易发生衰变，放出B射线变成一个新核，其半衰期为5 730年。试写出146C衰变的核反应方程。(2) 若测得一古生物遗骸中的14C含量只有活体中的12.5% ,则此遗骸距今约有多少年？ 解析：(1)14C衰变的核反应方程：14c J4n + - 1e。活体中的14C含量不变，生物死亡后，遗骸中的14C按其半衰期变化，设活体中14C的含量为No,遗骸中的1!c含量为N，由半衰期的定义得：0.125 = - cT所以 * = 3, T = 5 730 年,t= 17 190 年。答案：(1)14C t 枷 +

23、-e(2)17 190 年(2)写出这一衰变过程的方程。思路点拨由题可知开始原子核为292u，最终的原子核为206Pb,根据电荷数和质量数 守恒可求得衰变次数从而写出衰变方程。解析(1)设292U衰变为202pb经过x次a衰变和y次B衰变。由质量数守恒和电荷数 守恒，可得238= 206 + 4x 92= 82 + 2x y联立解得 x= 8, y= 6即一共经过8次a衰变和6次B衰变。23820640(2)核反应万程为：92U t 82Pb + &He + 6-ie。4. 放射性元素氡（2286Rn）经a衰变成为钋（2%Po）,半衰期约为3.8天；但勘测表明，经 过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素226Rn的矿石，其原因是（ ）