1、返回目录 原子核 第十九章 返回目录 第2节 放射性元素的衰变返回目录 学习目标 1.知道放射现象的实质是原子核的衰变 2.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期进行简单的计算 3.知道两种衰变的实质，能运用衰变规律写出衰变方程 返回目录 课前 教材预案课堂 深度拓展课末 随堂演练课后 限时作业返回目录 1定义原子核放出_或_，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核我们把这种变化称为原子核的衰变要点一 原子核的衰变粒子 课前教材预案粒子 返回目录 2衰变的类型一种是_，另一种是_，而射线是伴随衰变或衰变产生的3衰变方程衰变：238 92U234 90Th_衰
2、变：234 90Th234 91Pa_4衰变规律_守恒、_守恒衰变 衰变 42He 01e电荷数 质量数 返回目录 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半数 要点二 半衰期返回目录 2决定因素放射性元素衰变的快慢是由_的因素决定的，跟原子所处的化学状态和物理状态_关系不同的放射性元素，半衰期_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、推断时间核内部自身 没有 不同 返回目录 问题与思考1判断下列说法的正误(1)和射线是同时由一个原子核射出的()(2)原子核发生衰变时质量数和电荷数都改变()(3)原子核不能单独地发生衰变()返回目录 答案(1)射线是原
3、子核发生衰变时射出的，而射线是原子核发生衰变时射出的，两种射线不是同时产生的，(1)错误(2)原子核发生衰变时质量数保持不变，(2)错误(3)射线是伴随着衰变或衰变同时产生的，衰变不会单独地发生，(3)正确返回目录 2有人说，一块放射性物质经过一个半衰期以后，再去测量其质量，质量就是原来的一半这种说法对吗？答案 不对经过一个半衰期只有一半原子核发生衰变，放射出粒子或者粒子，产生的新原子核有较小的质量变化(如衰变，新核相对原来的核质量数少4)或者不变(衰变，新核相对原来的核质量数不变)，质量并没有减为原来的一半返回目录 课堂深度拓展考点一 原子核的衰变规律及其衰变方程1衰变规律原子核衰变时，前后
4、的电荷数和质量数都守恒返回目录 2原子核的衰变(1)衰变衰变过程：AZXA4Z2Y42He衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，即2 10 n2 11 H 42He，这就是衰变现象返回目录(2)衰变衰变过程：AZX AZ1Y 01e衰变的实质：衰变是原子核中的中子转化成一个电子，即粒子放射出来，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1，即10n11H 01e返回目录 3射线的产生(1)射线产生的机理：放射性的原子核在发生衰变或衰变时，会释放能量，使生成的新核处于高能量状态(能级)，在向低能级跃迁时，能量以光子
5、的形式辐射出来(2)射线是不带电的光子，因此原子核放射出射线，元素在周期表中的位置不变返回目录 4确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：设放射性元素 AZ X经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素AZY，则衰变方程为AZXAZYn42Hem 01e，根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程AA4n，ZZ2nm，返回目录 以上两式联立解得n AA4，m AA2ZZ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)，然后根据衰变规律确定衰变的次数返回目录【例题1】氪90(9036Kr)是不稳
6、定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是()A1次衰变，6次衰变B4次衰变C2次衰变D2次衰变，2次衰变答案 B 返回目录 解析 解法一 推理计算法根据衰变规律，衰变不影响核的质量数，发生一次衰变，核电荷数增加1；发生一次衰变，质量数减少4，核电荷数减少2.9036Kr衰变为 9040Zr，质量数不变，故未发生衰变；核电荷数增加4，一定是发生了4次衰变返回目录 解法二 列方程求解设 9036 Kr衰变为 9040 Zr，经过了x次衰变，y次衰变，则有 9036 Kr 9040 Zrx 42 Hey 01e，由质量数守恒得90904x，由电荷数守恒得36402xy，
7、解得x0，y4，即只经过了4次衰变返回目录【变式1】238 92 U核经一系列的衰变后变为 206 82 Pb核，问：(1)一共经过几次衰变和几次衰变？(2)206 82Pb与238 92U相比，质子数和中子数各少多少？(3)写出这一衰变过程的方程返回目录 解析(1)设238 92U衰变为206 82Pb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2382064x，92822xy，联立解得x8，y6，即一共经过8次衰变和6次衰变返回目录(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，质子数增加1，故 206 82 Pb比238 92U质子数少10，中子数少
8、22(3)核衰变方程为238 92U206 82Pb842He6 01e答案 见解析返回目录 1定义放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做半衰期2理解要点(1)半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素衰变速率一定，不同元素的半衰期不同，有的差别很大考点二 对半衰期的理解返回目录(2)放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关(3)半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
9、大量的原子核返回目录 半衰期的常见错误(1)错误地认为半衰期就是一个放射性元素的原子核衰变到稳定核所经历的时间其实半衰期是大量的原子核发生衰变时的统计规律返回目录(2)错误地认为放射性元素的半衰期就是元素质量减少为原来一半所需要的时间，该观点混淆了尚未发生衰变的放射性元素的质量与衰变后元素的质量的差别其实衰变后的质量包括衰变后新元素的质量和尚未发生衰变的质量两部分返回目录【例题2】关于半衰期，下列说法正确的是()A同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长B升高温度可以使半衰期缩短C氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个D氡的半衰期为3.8天，若有4克氡原子核，经过
10、7.6天就只剩下1克返回目录 答案 D 解析 考虑到放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配，因此，选项D正确返回目录【变式2】放射性元素氡(222 86Rn)经衰变成为钋(218 84Po)，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222 86Rn的矿石，其原因是()A目前地壳中的 222 86 Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B在地球形成的初期，地壳中元素 222 86 Rn的含量足够高返回目录 C当衰变产物 218 84Po积累到一定量以后
11、，218 84Po的增加会减慢222 86Rn的衰变进程D 222 86 Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期答案 A 返回目录 解析 元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，一般与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关，选项C、D错误；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，选项A正确，B错误返回目录 考点三 半衰期或剩余质量的计算1半衰期公式N余N原12tT，m余m012tT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，T表示半衰期返回目录 2
12、图象如图所示，氡222(衰变)钋218的半衰期为3.8天，即大约每过3.8天就有一半的氡发生衰变，经过第一个半衰期(3.8天)，剩有一半的氡；经过第二个半衰期(3.8天)，剩有14的氡；再经过第三个半衰期(3.8天)，剩有18的氡，返回目录 返回目录【例题3】氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，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其衰变过程是222 86 Rn 218 84Po_.已知 222 86Rn的半衰期约为3.8天，则约经过_天，16 g的222 86Rn衰变后还剩1 g返回目录 解析 根据衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该衰变的另一种生成物
13、为42He根据m余m原12tT知 tT4，解得t3.8415.2天答案 42He 15.2返回目录【变式3】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，m0为t0时14C的质量下列四幅图中能正确反映14C衰变规律的是()返回目录【变式3】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，m0为t0时14C的质量下列四幅图中能正确反映14C衰变规律的是()答案 C 返回目录 解析 由公式mm0(12)tT可知14C的衰变图象应为选项C返回目录 1目前，在居室装修中
14、经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出、射线这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列 说法正确的是()课末随堂演练返回目录 A氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了B把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素衰变的速度C放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需要的时间越短，衰变速率越大D降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可以减小衰变速度返回目录 答案 C 解析 4个氡原
15、子核，不是大量原子核，半衰期不适用，选项A错误因半衰期决定于原子核的内部因素，与其状态、外部条件无关，选项B、D错误半衰期短，则衰变快，选项C正确返回目录 2.235 92 U经m次衰变和n次衰变，变成207 82 Pb，则()Am7 n3Bm7 n4Cm14 n9Dm14 n18答案 B 返回目录 解析 原子核每发生一次衰变，质量数减少4，核电荷数减少2；每发生一次衰变，质量数不变，核电荷数增加1；比较两种原子核，质量数减少28，即发生了7次衰变；核电荷数应减少14，而核电荷数减少10，说明发生了4次衰变，选项B正确返回目录 3“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水
16、堆重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(239 94Pu)，这种钚239可由铀239(239 92U)经过n次衰变而产生，则n为()A2B239C145D92答案 A 返回目录 解析 衰变规律是质量数不变，质子数增加1，239 94Pu比239 92 U质子数增加2，所以发生2次衰变，选项A正确返回目录 4某一元素经过11.4天有 78 的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为()A11.4天B7.6天C5.7天D3.8天答案 D 返回目录 解析 半衰期是指有半数原子核发生衰变的时间，根据12t 18，则 t3，因为t11.4天，所以11.43 3.8天返回目录 5放射性元素232 90Th经过_次衰变和_次衰变成了稳定元素208 82Pb解析 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4，所以衰变的次数为x2322084次6次返回目录 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.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次解法二 设经过x次衰变、y次衰变，根据质量数和电荷数守恒得2322084x,90822xy，两式联立解得x6，y4答案 6 4返回目录 课后限时作业