1、2.放射性元素的衰变知识结构导图核心素养目标物理观念：半衰期、衰变、衰变科学思维：衰变方程的书写、半衰期的理解科学探究：利用14C的半衰期估算始祖鸟的年龄科学态度与责任：根据半衰期的概念，处理实际问题，如推知古生物的年龄，推断时间、测定衰变程度等.知识点一、原子核的衰变1定义：原子核自发地放出粒子或粒子，由于_数变了，它在元素周期表中的_就变了，变成另一种_我们把这种变化称为原子核的衰变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，核的质量数_，电荷数_，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_，电荷数_3衰变规律：原子核衰变时_和_都守恒
2、4衰变的实质(1)衰变的实质：2个_和2个_结合在一起形成粒子(2)衰变的实质：核内的_转化为了一个_和一个_(3)射线经常的伴随衰变和衰变产生的点睛：UThHe衰变方程ThPae衰变方程“电荷数之和”指代数和，因为发生衰变时，电子的电荷数是1.知识点二、半衰期1定义：放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期2特点：(1)不同的放射性元素，半衰期_，甚至差别非常大(2)放射性元素衰变的快慢是由_决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件_3适用条件：半衰期描述的是_，不适用于单个原子的衰变4半衰期的应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以通过测量衰变程度来推断_知识点三、核反应
3、1定义：原子核在其他粒子的轰击下产生_或者发生状态变化的过程2原子核的人工转变：卢瑟福用粒子轰击氮原子核，核反应方程NHe_.3遵循规律：_守恒，电荷数守恒知识点四、放射性同位素的应用1应用射线：利用射线的_可以测厚度等，还可以用于放射治疗、照射种子培育优良品种等2示踪原子：一种元素的各种同位素具有_化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置知识点五、辐射与安全人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织_要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染理解：衰变是微观世界里原子核的行为，而微观世界规律的特征之一在于“单个微观事件不可以预测”即半衰期只对大量原子核有
4、意义，对少数原子核没有意义，某一个原子核何时发生衰变，是未知的衰变和原子核的人工转变的不同衰变是具有放射性的不稳定核自发进行的变化，原子核的人工转变是用粒子、质子、中子或光子轰击靶核发生的变化拓展：放射性同位素的发现1934年，约里奥一居里夫妇用粒子轰击铝；发现生成物中含有放射性P，这是人类第一次发现放射性的同位素，而约里奥居里夫妇由此获得1935年诺贝尔化学奖要点一原子核的衰变规律和衰变方程式题型1衰变类型的判断【例1】(多选)下列核反应方程属于衰变的是()A.HHHenB.ThPaeC.CuCoHe D.UnBaKr3n变式训练1原子核U经放射性衰变变为原子核Th，继而经放射性衰变变为原子
5、核Pa，再经放射性衰变变为原子核U，放射性衰变依次为()A衰变、衰变和衰变 B衰变、衰变和衰变C衰变、衰变和衰变 D衰变、衰变和衰变衰变与衰变的比较衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeXYe衰变实质2H2nHenHe典型实例UThHeThPae衰变规律质量数守恒，电荷数守恒题型2确定衰变的次数【例2】在一个放射性元素的原子核Th衰变成一个稳定元素的原子核Pb的过程中，发生衰变和衰变的次数分别为()A6,4 B3,2C9,5 D1,7变式训练2放射性同位素钍232经、衰变会生成氡，其衰变方程为ThRnxHeye，其中()Ax1，y3 Bx2，y3 Cx3，y1 Dx3，y2变式训练3某放射性元素的原
6、子核X经衰变得到新核Y，Y经衰变得到原子核Z，则()A原子核Z的中子数比X少2 B原子核Z的质子数比X少1C原子核Z的中子数比Y多1 D原子核Z的质子数比Y少1确定衰变次数的方法方法一：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：AA 4n，ZZ 2nm.方法二：确定衰变次数，因为衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定衰变的次数，再根据衰变规律确定衰变的次数题型3衰变粒子在电磁场中运动的综合问题【例3】静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子和反冲核轨道半径
7、之比为44:1，如图所示，则下列说法错误的是()A粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B原来放射性元素的原子核电荷数为90C反冲核的电荷数为88D粒子和反冲核的速度大小之比为1:88变式训练4(多选) 在匀强磁场中，有一个原来静止的C原子核，发生衰变后运动轨迹如图所示，大、小圆半径分别为R1、R2.则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值的判断中正确的是()A.CeN B.CHeBeCR1:R27:1 DR1:R22:1变式训练5一个静止的元素的原子核P衰变为Si，另一个静止的元素的原子核Th衰变为Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图所示，则这四条径迹依次是()A图
8、中1、2为Th衰变产生的Pa和e的轨迹，其中1是电子e的轨迹B图中1、2为P衰变产生的Si和e的轨迹，其中2是正电子e的轨迹C图中3、4是P衰变产生的Si和e的轨迹，其中3是正电子e的轨迹D图中3、4轨迹中两粒子在磁场中旋转方向相反在磁场中径迹的特点衰变衰变XYHeXYe匀强磁场中的轨迹匀强磁场中的轨迹两圆外切，粒子半径大两圆内切，粒子半径大粒子和粒子在磁场中运动问题的求解方法原子核在释放粒子或粒子的过程中系统的动量守恒由左手定则和轨迹的内切和外切判断释放粒子的电性根据洛仑兹力和牛顿第二定律以及动量守恒定律可知半径和粒子电荷量间的关系要点二半衰期的理解及应用【例4】下列关于放射性元素半衰期的说
9、法中，正确的是()A温度升高半衰期缩短B压强增大半衰期增长C半衰期由该元素质量多少决定D半衰期与该元素质量、压强、温度无关变式训练6氡(Rn)是一种天然放射性气体，被人吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一，已知氡(Rn)衰变后产生两种物质，其中一种为钋(Po)(1)试写出氡(Rn)的衰变方程；(2)已知氡(Rn)的半衰期为3.8天，则经过多少天，16 g氡(Rn)衰变后还剩下1 g.半衰期的理解要点(1)不同元素的半衰期不同，半衰期越大，衰变越慢，半衰期越小，衰变越快(2)半衰期是一个统计规律，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
10、确定它何时发生衰变(3)半衰期是放射性元素的性质，只与原子核本身的性质有关，与物理和化学状态无关，即一种放射性元素，不管它以单质存在还是以化合物的形式存在，或者对它加压，或者提高它的温度，都不能改变其半衰期半衰期公式的应用要点应用半衰期公式NN0(12)t，mm0(12)t要点三核反应及核反应方程【例5】(多选)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表粒子的有()A.HHnX1B.HHnX2C.UnBaKr3X3 D.nLiHX4变式训练7下列核反应方程中，属于衰变的是()A.ThPae B.HHHenC.UThHe D.NHeOH变式训练8(多选)1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔
11、，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为HeAlXn.X会衰变成原子核Y，衰变方程为XYe.则()AX的质量数与Y的质量数相等BX的电荷数比Y的电荷数少1CX的电荷数比Al的电荷数多2DX的质量数与Al的质量数相等点睛：(1)书写核反应方程的三条重要原则质量数守恒和电荷数守恒；中间用箭头，不能写成等号；核反应必须是实验中能够发生的(2)衰变和人工转变核反应类型的判断：衰变是具有放射性的不稳定核自发进行的变化，两种衰变方程衰变：XYHe，衰变：XYe.原子核的人工转变是利用粒子、质子、中子或光子轰击靶核发生的变化要点四放射性同位素的理解与应用【例6】(多选)下列应用中把放射性同位素作为示踪原子
12、的是()A利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况B把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律C利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹D给怀疑患有甲状腺的病人注射碘131，诊断甲状腺的器质性和功能性疾病变式训练9(多选)下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是()A利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异D在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子的变式训练10关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是()A利用射线使空气电离，消除静电B利用射
13、线照射植物的种子，使产量显著增加C利用射线来治疗肺癌、食道癌等疾病D利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子放射性同位素的理解及应用要点(1)放射性同位素的特点有些同位素具有放射性，叫作放射性同位素放射性同位素有天然和人造两种，它们的化学性质相同用质子、中子、粒子轰击原子核，可以得到放射性同位素(2)放射性同位素的应用工业部门使用射线测厚度利用射线的穿透性放射治疗用射线照射病人肿瘤部位，杀死病变组织培优保鲜用射线照射种子，使基因变异用射线照射食品，杀死细菌，抑制发芽作为示踪原子利用了放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质1下面列出的是一些核反应方程，PSiX，Be
14、HBY，HeHeLiZ，其中()AX是质子，Y是中子，Z是正电子BX是正电子，Y是质子，Z是中子CX是中子，Y是正电子，Z是质子DX是正电子，Y是中子，Z是质子22020年3月20日，电影放射性物质在伦敦首映，该片的主角居里夫人是放射性元素钋(Po)的发现者已知钋(Po)发生衰变时，会产生粒子和原子核X，并放出射线下列分析正确的是()A原子核X的质子数为82，中子数为206B射线具有很强的穿透能力，可用来消除有害静电C由粒子所组成的射线具有很强的电离能力D地磁场能使射线发生偏转3碘131(I)治疗是临床上常用的一种冶疗甲亢的方法，它是通过含有射线的碘被甲状腺吸收，来破坏甲状腺组织，使甲状腺合成
15、和分泌甲状腺激素水平减少来达到治愈甲亢的目的已知碘131发生衰变的半衰期为8天，则以下说法正确的是()A碘131的衰变方程为IXeeB.Xe核比I核多一个中子C32 g碘131样品，经16天后大约有8 g样品发生了衰变D升高温度可能会缩短碘131的半衰期4匀强电场里有一个原来速度几乎为零的放射性碳14原子核，它所放射的粒子与反冲核经过相等的时间所形成的径迹如图所示(a、b均表示长度)，那么碳14的衰变方程可能是()A.CHeBe B.CeBC.CeN D.CHB5(多选)如图所示，匀强磁场的O点有一静止的原子核Th发生了某种衰变，衰变方程为ThYe，反应生成的粒子中e的速度方向垂直于磁场方向关
16、于该衰变，下列说法正确的是()A.Th发生的是衰变B.Th发生的是衰变CA234，Z91D新核Y和粒子e在磁场中的轨迹外切于O点2放射性元素的衰变基础导学研读教材一、1.核电荷位置原子核2(1)减少4减少2(2)不变增加13质量数电荷数4(1)质子中子(2)一个中子质子电子二、1.半数2(1)不同(2)核内部自身的因素没有关系3统计规律4时间三、1.新原子核2.OH3质量数四、1.穿透本领2相同的五、有破坏作用课堂互动合作探究要点一【例1】【解析】B、C对：衰变是指生成物中有、三种射线，且反应物只有一种核，反应是自发发生的D错：此方程为裂变反应，是重核分裂为几个质量较小的核A错：此方程为聚变反
17、应，是两个轻核结合成质量较大的核【答案】BC变式训练1解析：涉及的核反应方程依次是UThHe、ThPae、PaUe，因此依次是衰变、衰变、衰变答案：A【例2】【解析】由Th变为Pb，先由质量数的变化确定衰交次数，再根据衰变对电荷数的改变确定衰变的次数解法一：由于衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定衰变的次数，因为每进行一次衰变，质量数减少4，所以衰变的次数为：x次6次再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断衰变的次数.6次衰变，电荷数应减少2612个，而每进行一次衰变；电荷数增加1，所以衰变的次数为y12 (9082)次4次，选项A正确解法二：设经过x次衰变、y次衰变，根据质量
18、数和电荷数守恒得：2322084x,90822xy，两式联立得x6，y4，选项A正确【答案】A变式训练2解析：方法1由质量数和电荷数守恒可得，解得x3，y2.方法2原子核经过一次衰变，电荷数减少2，质量数减少4，一次衰变后电荷数增加1，质量数不变，根据衰变过程中质量数和电荷数守恒：先看质量数减小了12，所以x3，再看电荷数，所以得出y2.答案：D变式训练3解析：由衰变和衰变的规律可知XYHe，YZe比较X、Y、Z可知X的质子数为n，中子数为mn，Y的质子数为n2，中子数为(m4)(n2)mn2Z的质子数为n1，中子数为(m4)(n1)mn3由此可判定B正确，A、C、D均不正确答案：B【例3】【
19、解析】A对：微粒之间相互作用的过程遵循动量守恒，由于初始总动量为0，则末动量也为0，即粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反B对：由于释放的粒子和反冲核均在垂直于磁场方向的平面内，且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由Bqvm得R.若原来放射性元素的原子核电荷数为Q，则对粒子，R1，对反冲核，R2.由于p1p2，R1:R244:1，得Q90.C对：反冲核的电荷数为90288.D错：粒子和反冲核的速度大小与质量成反比【答案】D变式训练4解析：A对，B错：若是衰变，则新核和粒子向相反的方向射出，新核和粒子偏转方向相反，做匀速圆周运动的轨迹外切，由题意知，两圆内切，所以该核衰变是衰变，于是根据质量数守恒和电
20、荷数守恒可知，衰变方程为CeN.C对，D错：由洛伦兹力提供向心力，可求得半径r，又由于衰变前后动量守恒，即m1v1m2v2，所以半径之比等于电荷量的反比，从而求出半径之比为R1:R27:1.答案：AC变式训练5解析：放射性元素放出正电子时，正粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆而放射性元素放出粒子时，粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由半径公式R，可得轨迹半径与动量成正比，与电量成反比，而正电子和粒子的电量比反冲核的电量小，则
21、正电子和粒子的半径比反冲核的半径都大，故轨迹1、2、3、4依次是Pa、电子、正电子、Si，选项C正确答案：C要点二【例4】【解析】A、B错，D对：半衰期是对大量放射性元素的统计规律，是由元素自身的结构决定的，与原子核所处物理环境(如温度、压强)、化学状态(单质、化合物)无关，即温度升高、压强增大时半衰期均不变C错：对于同一种元素的原子核，其半衰期是固定的，与原子核现在的质量多少无关【答案】D变式训练6解析：(1)根据电荷数守恒、质量数守恒知，未知粒子的电荷数为2，质量数为4，为粒子(He)其衰变方程为：RnPoHe；(2)根据mm0(12)n 得：(12)n解得：n4则tnT43.8天15.2
22、天答案：(1)见解析(2)15.2天要点三【例5】【解析】A错：HHnHe.B对：HHnHe.C错：UnBaKr3n.D对：nLiHHe.【答案】BD变式训练7解析：A项衰变过程中释放出e属于衰变，C项是衰变，B项是氢核聚变，D项是质子的发现答案：A变式训练8解析：发生核反应前后满足质量数守恒、电荷数守恒，则可判断X的质量数与Y的质量数相等；X的电荷数比Y的电荷数多1；X的电荷数比Al的电荷数多2；X的质量数比Al的质量数多3.答案：AC要点四【例6】【解析】利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况，是利用碘131的放射性，即将碘131作为示踪原子，选项A正确；把含有放射性元素的肥
23、料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律，是示踪原子的运用，选项B正确；利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹，是利用射线穿透能力强，不是示踪原子的运用，选项C错误；给怀疑患有甲状腺的病人注射碘131，诊断甲状腺的器质性和功能性疾病，是将碘131作为示踪原子，选项D正确【答案】ABD变式训练9解析：利用放射性消除静电是利用射线的电离作用，故A不正确；人们利用射线穿透能力强的特点，可以探查较厚的金属部件内部是否有裂痕，故B正确；人们利用射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，经过筛选，培育出新的优良品种，故C正确；在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子的，故D正确答案：
24、BCD变式训练10解析：射线的电离本领最弱，故消除静电的效果最差，而用射线消除静电最好，选项A错误；人们利用射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种，选项B错误；治疗肺癌用的“刀”是利用了射线具有很高的能量，穿透能力很强的特性，选项C错误；放射性同位素具有相同的化学性质和不同的物理性质，则作为示踪原子，选项D正确答案：D随堂演练达标检测1解析：根据质量数和电荷数守恒可得PSiX，所以X为正电子e，BeHBY，所以Y为中子n，HeHeLiZ，所以Z是质子H.答案：D2解析：根据发生核反应时，质量数与电荷数守恒，可得原子核X的质子数为：84282，质量数为：2104206，
25、依据质量数等于质子数与中子数之和，得原子核X的中子数为20682124，故A错误；射线具有很强的穿透能力，但是电离本领弱，不能用来消除有害静电，故B错误；因为射线实质是氦核流，具有很强的电离本领，故C正确；射线的实质是频率很高的电磁波，本身不带电，所以射线在地磁场中不会受力，不能发生偏转，故D错误答案：C3解析：原子核衰变过程中放出电子，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，碘131的衰变方程为IXee，故A正确；Xe核比I核少一个中子，故B错误；32 g碘131样品，经16天，即经过2个半衰期，大约有8 g样品未发生衰变，衰变的质量为24 g，故C错误；改变温度或改变外界压强都不会影响原子核的半衰期，故D错误答案：A4解析：由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的射线的受力方向均与电场强度方向相同，均带正电，所以放出的粒子为粒子，即发生衰变，则核反应方程是CHeBe，故A正确答案：A5解析：B、C对，A错：ThYe，根据电荷数、质量数守恒，可得A234，Z91，该反应是衰变D错：由左手定则判断粒子在磁场中圆周运动，Y核逆时针运动，粒子顺时针运动，内切于图中O点位置答案：BC