1、2放射性元素的衰变学 习 目 标知 识 脉 络1.知道放射现象的实质是原子核的衰变2知道两种衰变的基本性质，掌握原子核的衰变规律3会用半衰期描述衰变的快慢，知道半衰期的统计意义会利用半衰期解决相关问题.原 子 核 的 衰 变1定义原子核放出粒子或粒子，则核电荷数变了，变成另一种原子核，这种变化称为原子核的衰变2衰变分类(1)衰变：放出粒子的衰变(2)衰变：放出粒子的衰变3衰变过程UThHeThPae4衰变规律(1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒(2)任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有放射性又有放射性，而射线伴随衰变或衰变产生1原子核发生衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4.(
2、)2原子核发生衰变时，原子核的质量不变()3原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒()发生衰变时，新核的电荷数变化多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？【提示】根据衰变方程ThPae知道，新核核电荷数增加了1个，原子序数增加1个，故在元素周期表上向后移了1位探讨1：衰变方程与化学反应方程有哪些主要区别？【提示】衰变方程中的符号表示该种元素的原子核，化学反应方程中的符号表示该种元素的原子衰变方程中间用单箭头，化学反应方程用等号衰变方程中质量数守恒，化学反应方程质量守恒探讨2：从一块放射性物质中只能放出一种射线吗？【提示】一种元素一般只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中，该种元素发生一种衰变(
3、假设为衰变)后产生的新元素如果仍具有放射性，则可能继续发生衰变，而衰变类型可能与第一次衰变不同(衰变)，并且每种衰变都会伴有射线放出，从这块放射性物质中发出的射线可以同时包含、和三种射线1衰变实质衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个粒子2n2HHe衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子nHe2衰变方程通式(1)衰变：XYHe(2)衰变：XYe3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
4、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)，然后根据衰变规律确定衰变的次数1原子核92U经放射性衰变变为原子核90Th，继而经放射性衰变变为原子核91Pa，再经放射性衰变变为原子核92U.下列选项正确的是()A是衰变B是衰变C是衰变 D是衰变E是衰变【解析】92U,，质量数少4，电荷数少2，说明为衰变.90Th,，质子数加1，质量数不变，说明为衰变，中子转化成质子.91Pa,，质子数加1，质量数不变，说明为衰变，中子转化成质子【答案】ABC2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
5、线共有三种：射线、射线和射线下列说法中正确的是()A原子核每放出一个粒子，原子序数减少2B原子核每放出一个粒子，原子序数增加4C原子核每放出一个粒子，原子序数减少1D原子核每放出一个粒子，原子序数增加1E原子核放出射线时，原子序数不变【解析】发生一次衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次衰变，核电荷数、原子序数增加1，射线是光子【答案】ADE3.U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【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23
6、82064x92822xy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【答案】(1)8次衰变和6次衰变(2)1022(3)UPb8He6e衰变次数的判断方法(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒(2)每发生一次衰变质子数、中子数均减少2.(3)每发生一次衰变中子数减少1，质子数增加1.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
7、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，可以测量其衰变程度、推断时间1半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢()2半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律()3对放射性元素加热时，其半衰期缩短()放射性元素衰变有一定的速率镭226衰变为氡222的半衰期为1620年，有人说：10 g镭226经过1620年有一半发生衰变，镭226还有5 g，再经过1620年另一半镭226也发生了衰变，镭226就没有了这种说法对吗？为什么？【提示】不对放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫作这种元素的半衰期经过第二个1620年后镭226还剩2.5 g.探讨1：当放射性元素的原子所处
8、的化学状态或物理条件发生变化时，其半衰期会改变吗？【提示】不会一种放射性元素，不管它是以单质的形式存在，还是与其他元素形成化合物，或者对它施加压力、升高温度，都不能改变它的半衰期这是因为压力、温度或与其他元素的化合等，都不会影响原子核的结构探讨2：某种放射性元素的半衰期对少数原子核发生衰变有意义吗？【提示】没有只对大量原子核有意义，对少数原子核没有意义，某一个原子核何时发生衰变，是未知的1对半衰期的理解：半衰期表示放射性元素衰变的快慢2半衰期公式：N余N原，m余m0式中N原、m0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，表示半衰期3适用条件：半
9、衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，半衰期只适用于大量的原子核414C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一下列说法正确的是()A该古木的年代距今约5700年B. 12C、13C、14C具有相同的中子数C12C、13C、14C具有相同的质子数D. 14C衰变为14N的过程中放出射线E增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变【解析】古木样品中14C的比例是现代植物所制样品的
10、二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5 700年，选项A正确同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项B错误C正确.14C的衰变方程为CNe，所以此衰变过程放出射线，选项D正确放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项E错误【答案】ACD5若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比mAmB为_【解析】元素A的半衰期为4天，经过20天后剩余原来的5，元素B的半衰期为5天，经过20天后剩余原来的4，剩下的质量之比mAmB12.【答案】126碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰变期为8天(1)碘131
11、核的衰变方程：I_(衰变后的元素用X表示)(2)经过_天75%的碘131核发生了衰变【解析】(1)IXe(2)75%的碘发生了衰变，即25%的未衰变即25%2共经历了两个半衰期即16天【答案】(1)IXe(2)16有关半衰期的两点提醒(1)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而不是样本质量减少一半的时间(2)经过n个半衰期，剩余核N剩N总学业分层测评(十四) (建议用时：45分钟) 学业达标1一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是()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总动量保持不变E变化前后中子数不变【解析】衰变过程中质量数守恒，又质量数等于核子数，
12、故衰变过程中核子数不变，A、B正确；发生衰变时，质子数增加中子数减少，C、E错误；由动量守恒的条件知D正确【答案】ABD2下列说法中正确的是()A衰变放出的电子来自组成原子核的电子B衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子C衰变说明原子核中含有粒子D射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波E原子核每发生一次衰变，其核电荷数减少2【解析】原子核发生衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，故A错误；B正确射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故D、E正确【答案】BDE3有一种新型
13、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(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生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NiCueB镍63的衰变方程是NiCueC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片到铜片E该电池内电流方向是从铜片到镍片【解析】镍63的衰变方程为NieCu，选项A对，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片，镍片电势高，选项C、E对，D错【答案】ACE4在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是()A氢原子的核外电子从半径较
14、小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大B射线是原子的核外电子电离后形成的电子流C铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化D查德威克发现了中子，其核反应方程为：BeHeCnE发生衰变时其转化方程为nHe【解析】氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收了能量，所以原子的能量增大，A正确；射线是从原子核辐射出来的，不是原子外层电子电离出来的，B错；半衰期不随外界因素的变化而变化，C错，D、E符合物理学事实，正确【答案】ADE5关于天然放射现象，以下叙述正确的是()A若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大B衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时
15、产生的C在、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强D铀核衰变为铅核的过程中，要经过8次衰变和6次衰变E放射性元素的半衰期由核内部自身的因素决定【解析】半衰期与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A错误，E正确衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子，故B错误；在、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强，故C正确；铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，每经一次衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次衰变和6次衰变，故D正确；【答案】CDE6人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较
16、丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一氦的该种同位素应表示为_【解析】氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为He.【答案】He7新发现的一种放射性元素X，它的氧化物X2O半衰期为8天，X2O与F2能发生如下反应：2X2O2F24XFO2，XF的半衰期为_天【解析】根据半衰期由原子核内部因素决定，而跟其所处的物理状态和化学状态无关，所以X2O、XF、X的半衰期相同，均为8天【答案】88铀裂变的产物之一氪90(Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(Zr)，这些衰变是经过了_次_衰变 【导学号：66390048】【解析】原子核每经过一次衰变，质量数减少4，
17、电荷数减少2；每经过一次衰变，电荷数增加1，质量数不变方法一衰变的次数为n0(次)衰变的次数为m40364(次)方法二设氪90(Kr)经过x次衰变，y次衰变后变成锆90(Zr)由衰变前后的质量数、电荷数守恒得4x9090,2xy4036解得x0，y4.【答案】4能力提升9元素X是Y的同位素，分别进行下列衰变过程：XPQ，YRS.则下列说法正确的是()AQ与S是同位素BX与R原子序数相同CR比S的中子数多2DR的质子数少于上述任何元素ER比X的质子数多1【解析】上述变化过程为：XP，YRS，由此可知，Q与S为同位素，R比S多两个中子比X多一个质子，故A、C、E正确，B、D错误【答案】ACE10若
18、干Bi放在天平左盘上，右盘放420 g砝码，天平平衡，当铋发生衰变时，经过1个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为_【解析】原有的2 molBi经一个半衰期后，有1 mol发生衰变生成1 mol新的原子核，这种新元素质量为206 g此时左盘中还有210 g未发生衰变的放射性元素，所以左盘中的物质总质量为416 g，应从右盘取走砝码4 g.【答案】4 g11天然放射性铀(U)发生衰变后产生钍(Th)和另一个原子核(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(U)核的速度为v，衰变产生的钍(Th)核的速度为，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度【解析】(1)UThHe(2)设另一新
19、核的速度为v，铀核质量为238m，由动量守恒定律得：238mv234m4mv得：vv【答案】(1)见解析(2)v12放射性元素C被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖(1)C不稳定，易发生衰变，放出射线，其半衰期为5 730年，试写出有关的衰变方程(2)若测得一古生物遗骸中C的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？ 【导学号：66390049】【解析】(1)衰变方程为CNe.(2)活体中C含量不变，生物死亡后，C开始衰变，设活体中C的含量为m0，遗骸中为m，则由半衰期的定义得mm0，即0.125，解得3，所以t317 190年【答案】(1)CNe(2)17 190年