1、1原子核的组成2放射性元素的衰变学习目标1.了解什么是放射性、天然放射现象、衰变.2.知道原子核的组成及三种射线的特征.3.理解衰变和衰变的规律及实质，并能熟练书写衰变方程.4.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题一、天然放射现象和三种射线导学探究11896年法国物理学家贝可勒尔发现了放射性元素自发地发出射线的现象，即天然放射现象是否所有的元素都具有放射性？放射性物质发出的射线有哪些种类？答案原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线放射性物质发出的射线有三种：射线、射线、射线2怎样用电场或磁场判断三种射线粒子的带电性质？答案让三种射线垂
2、直电场线方向射入匀强电场，则射线不偏转，说明射线不带电射线偏转方向和电场方向相同，说明射线带正电，射线偏转方向和电场方向相反，说明射线带负电或者让三种射线垂直磁场方向射入匀强磁场，则射线不偏转，说明射线不带电，射线和射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质知识梳理1对天然放射现象的认识(1)1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性(2)物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象(3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线2对三种射线的认识种类射线射线射线组成高速氦
3、核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2ee0速率0.1c0.99cc穿透能力最弱，用一张纸就能挡住较强，很容易穿透黑纸，能穿透几毫米厚的铝板最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土电离作用很强较强很弱二、原子核的组成知识梳理1质子的发现1919年，卢瑟福用镭放射出的粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，测出了它的电荷和质量，原来它就是氢原子核，叫做质子，用p或H表示，其质量为mp1.671027kg.2中子的发现(1)卢瑟福的猜想：原子核内可能还有一种不带电的粒子，叫做中子(2)查德威克的发现：用实验证明了中子的存在，用n表示，中子的质量非常接近质子的质量3原子核的组成(1
4、)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数(4)三、原子核的衰变导学探究如图1为衰变、衰变示意图图1(1)当原子核发生衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？(2)当发生衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？答案(1)发生衰变时，质子数减
5、少2，中子数减少2.(2)发生衰变时，核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位知识梳理原子核的衰变1定义：原子核放出粒子或粒子变成另一种原子核的过程，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了2衰变类型(1)衰变：放射性元素放出粒子的衰变过程放出一个粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少2，成为新核(2)衰变：放射性元素放出粒子的衰变过程放出一个粒子后，核的质量数不变，电荷数增加1.3衰变规律：原子核衰变时电荷数和质量数都守恒4衰变的实质(1)衰变的实质：2个中子和2个质子结合在一起形成粒子(2)衰变的实质：核内的中子转化成了一个电子和一个质子(3)射线经常是伴随衰变和衰变产生的四、
6、半衰期导学探究1什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？答案半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间2某放射性元素的半衰期为4天，若有10个这样的原子核，经过4天后还剩5个，这种说法对吗？答案半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，10个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对知识梳理半衰期1定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间2特点(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别
7、非常大(2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关3适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于少数原子核的衰变4半衰期公式：N余，m余，其中为半衰期5半衰期的应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以通过测量其衰变程度来推断时间.一、天然放射现象和三种射线1三种射线的实质射线：高速氦核流，带2e的正电荷；射线：高速电子流，带e的负电荷；射线：光子流(高频电磁波)，不带电2三种射线在电场中和磁场中的偏转(1)在匀强电场中，射线不发生偏转，做匀速直线运动，粒子和粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件下，粒子的偏移大，如图2所示图2(2)在匀强磁场中，射线不发
8、生偏转，仍做匀速直线运动，粒子和粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，粒子的轨道半径小，如图3所示图33元素的放射性(1)一种元素的放射性与是单质还是化合物无关，这就说明射线跟原子核外电子无关(2)射线来自于原子核说明原子核内部是有结构的例1如图4所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL是厚纸板，MM是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的()图4选项磁场方向到达O点的射线到达P点的射线A竖直向上B竖直向下C垂直纸面向里D垂直纸面向外答案C解析R放射出来的射线共有、三种，其中、射线垂直于磁场方
9、向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转，射线不偏转，故打在O点的应为射线；由于射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是射线；依据射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里三种射线的鉴别1射线带正电、射线带负电、射线不带电射线、射线是实物粒子，而射线是光子流，属于电磁波的一种2射线、射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，射线不发生偏转3射线穿透能力弱，射线穿透能力较强，射线穿透能力最强，而电离本领相反二、原子核的组成1原子核(符号X)原子核2基本关系核电荷数质子数(Z)元素的原子序数核外电子数，质量数(A)核子数质子数中子数例2已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是22
10、6.试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带电荷量是多少？(保留三位有效数字)(3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？答案(1)88138(2)1.411017C(3)88解析(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即NAZ22688138.(2)镭核所带电荷量QZe881.61019C1.411017C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.三、原子核的衰变规律和衰变方程1衰变种类、实质与方程(1)衰变：XYHe实质：原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，在一定条件下会作为一个整体从较大的原子核中被释放出
11、来，这就是放射性元素发生的衰变现象如：UThHe.(2)衰变：XYe.实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即粒子，使电荷数增加1，衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：nHe.如：ThPae.2确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：设放射性元素X经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为：XYnHeme根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：AA4n，ZZ2nm.以上两式联立解得：n，mZZ.由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定衰变的次数(这是因为衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律
12、确定衰变的次数例3U核经一系列的衰变后变为Pb核，问：(1)一共经过几次衰变和几次衰变？(2)Pb与U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程答案(1)86(2)1022(3)UPb8He6e解析(1)设U衰变为Pb经过x次衰变和y次衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得2382064x92822xy联立解得x8，y6.即一共经过8次衰变和6次衰变(2)由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次衰变中子数减少1，而质子数增加1，故Pb较U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为UPb8He6e.衰变方程的书写：衰变方程用“”，而不用“”表示，因为衰变方程表示的
13、是原子核的变化，而不是原子的变化四、对半衰期的理解及有关计算例42014年5月7日南京发生放射源铱192丢失事件，铱192化学符号是Ir，原子序数是77，半衰期为74天铱192通过衰变放出射线，射线可以穿透10100mm厚的钢板设衰变产生的新核用X表示，写出铱192的衰变方程；若现有1g铱192，经过148天有g铱192发生衰变答案IrXe0.75解析根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：IrXe；每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余原质量的，即有0.75g铱192发生衰变1半衰期由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件都无关2半衰期是一个统计规律，
14、适用于大量原子核衰变的计算，对于个别少数原子核不适用1(对射线的理解)(2017宿迁期末)如图5所示，两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，下列说法正确的是()图5Aa粒子电离能力最强Bb粒子来自原子核内中子的衰变Cc粒子穿透能力最强Dc粒子的速度最小答案C解析在同一电场中，射线不偏转，粒子偏转方向和电场方向相同，粒子偏转方向和电场方向相反，可判断a粒子为射线，b粒子是射线，c粒子为射线在、三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，速度最大，射线穿透能力最弱，电离能力最强，速度最小，A、D错误，C正确；b粒子即粒子是原子核内2个中子和2个质子
15、结合在一起形成的，B错误2(原子核的组成)以下说法正确的是()A.Th为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234B.Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C同一元素的两种同位素具有相同的质量数D同一元素的两种同位素具有不同的中子数答案D解析钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错；铍核的质量数为9，中子数为5，所以B错；同一元素的两种同位素质子数相同而中子数不同，即质量数不同，C错，D对3(对衰变的理解)(多选)天然放射性元素Th(钍)经过一系列衰变和衰变之后，变成Pb(铅)下列论断中正确的是()A铅核比钍核少24个中子B铅核比钍核少8个质子C衰变过程中共
16、有4次衰变和8次衰变D衰变过程中共有6次衰变和4次衰变答案BD解析铅核核子数比钍核核子数少24个，而不是中子数少24个，A项错；铅核质子数为82，钍核质子数为90，故铅核比钍核少8个质子，B项对；钍核的衰变方程为ThPbxHeye，式中x、y分别为和的衰变次数，由质量数守恒和电荷数守恒有4x208232,2xy8290，解得x6，y4.即衰变过程中共有6次衰变和4次衰变，C项错，D项对4(半衰期)(2018江苏单科12C(1)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为()A14B12C21D41答案B解析根据衰变规律，经过2T后剩有的A
17、的质量m0m0，剩有的B的质量m0m0，所以，故选项B正确考点一对三种射线的理解1(多选)(2017启东期末)关于天然放射现象，下列说法正确的有()A天然放射现象的发现揭示了原子有复杂的结构B放射性元素衰变的快慢与原子所处的化学状态无关C发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子D射线其实是波长很短的光子答案BD解析天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构，A错误；放射性元素的半衰期由原子核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态无关，B正确；发生一次衰变，原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，这个电子被释放出来，所以原子外层不会失去电子，C错误；射线是一种不带电的电磁波，其实是波长很短的
18、光子，D正确2下列说法正确的是()A射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速B射线能穿透几毫米厚的铅板C射线的穿透能力最强，电离能力最弱D射线的粒子和电子是两种不同的粒子答案C3如图1所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是()图1A打在图中a、b、c三点的依次是射线、射线和射线B射线和射线的轨迹是抛物线C射线和射线的轨迹是圆弧D如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b答案C解析由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中粒子所受的洛伦兹力方向向上，粒子所受的洛伦兹力方
19、向向下，轨迹都是圆弧，所以A、B错误，C正确由于粒子速度约是光速的，而粒子速度接近光速，所以在同样的叠加场中不可能都做直线运动，D错误考点二原子核的组成4下列说法正确的是()A.X与Y互为同位素B.X与Y互为同位素C.X与Y中子数相差2D.U核内有92个质子，235个中子答案B解析A选项中，X核与Y核的质子数不同，不是同位素B选项中X核与Y核质子数都为m，而质量数不同，所以互为同位素；C选项中X核内中子数为nm，Y核内中子数为(n2)(m2)nm，所以中子数相同；D选项中U核内有143个中子，而不是235个中子5(多选)以下说法中正确的是()A原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B原子核中的
20、中子数一定跟核外电子数相等C用粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分D绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子答案CD解析原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错误；原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故B错误；正是用粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还有别的中性粒子，故D正确考点三对衰变和半衰期的理解与计算6(多选)对天然放射现象，下列说法中正确的是()A粒
21、子带正电，所以射线一定是从原子核中射出的B粒子带负电，所以射线有可能是核外电子C粒子是光子，所以射线有可能是由原子发光产生的D射线、射线、射线都是从原子核内部释放出来的答案AD解析衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，射线是伴随着衰变和衰变而产生的所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的7下列说法正确的是()A根据天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构模型B放射性元素的半衰期会随着压力、温度、化合物种类的变化而变化C铀(U)经过多次、衰变形成稳定的铅(Pb)的过程中，有6个中子转变成质子D一个氡核Rn衰变成钋
22、核Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天，则2 g氡经过7.6天，剩余氡的质量是1g答案C解析由粒子散射实验的实验现象卢瑟福提出了原子核式结构模型，故选项A错误；放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件都无关，故选项B错误；衰变方程UPb8He6e，故有6个中子转变为质子，选项C正确；半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，故剩余的质量为2g()20.5g，故选项D错误8钍Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤Pa，同时伴随有射线产生，其方程为ThPax，钍的半衰期为24天，则下列说法中正确的是()Ax为质子Bx是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的C射线是镤原子
23、核外电子跃迁放出的D1g钍Th经过120天后还剩余0.2g答案B解析根据电荷数和质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子，即x为电子，故A错误：衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时产生的，故B正确；射线是镤原子核放出的，故C错误；钍的半衰期为24天，1g钍Th经过120天后，即经过了5个半衰期，故1g钍经过120天后还剩0.03125g，故D错误9(2017盐城三模)氡222经过衰变变成钋218，t0时氡的质量为m0，任意时刻氡的质量为m，下列四幅图中正确的是()答案B解析每经过一个半衰期有一半质量发生衰变，则剩余质量mm0()，解得()，为半衰期，结合数学知识，可知B正确10
24、(多选)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生了衰变，得到两条如图2所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向不计放出的光子的能量，则下列说法正确的是()图2A发生的是衰变，b为粒子的径迹B发生的是衰变，b为粒子的径迹C磁场方向垂直于纸面向外D磁场方向垂直于纸面向内答案AD11氡的放射性同位素有27种，其中最常用的是Rn.Rn经过m次衰变和n次衰变后变成稳定的Pb.(1)求m、n的值；(2)一个静止的氡核(Rn)放出一个粒子后变成钋核(Po)已知钋核的速率v1106m/s，求粒子的速率答案(1)44(2)5.45107m/s解析(1)4m222206，m486822mn，n4(2)由动量守恒定律得mvmPov0解得v5.45107 m/s.12室内装修造成污染的四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中氡看不到，嗅不到，但它进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的最大因素静止的氡核Rn放出一个粒子x后变成钋核Po，钋核的动能为0.33MeV，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动能则：(1)写出上述衰变的核反应方程；(2)求粒子x的动能(保留两位有效数字)答案见解析解析(1)RnPoHe(2)设钋核的质量为m1、速度为v1，粒子x的质量为m2、速度为v2，根据动量守恒定律有0m1v1m2v2粒子x的动能Ek18 MeV.