1、-1-2 放射性元素的衰变-2-2 放射性元素的衰变 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 学习目标 思维脉络 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及实质。3.理解半衰期的概念及影响因素。4.会利用半衰期解决相关问题。-3-2 放射性元素的衰变 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 1 2 1.原子核的衰变(1)衰变:原子核放出 粒子或 粒子,变成另一种原子核,这种变化称为原
2、子核的衰变。(2)衰变的种类和规律:种类 方程 规律 原子核的衰变 衰变:放出 粒子的衰变 例如:92238U 90234Th+24He 电荷数、质量数守恒 衰变:放出 粒子的衰变 例如:90234Th 91234Pa+-10 e 射线:伴随 衰变和 衰变产生 -4-2 放射性元素的衰变 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 1 2 2.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:不同的放射性元素,半衰期不同,甚至差别非常大。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
3、所处的化学状态和外部条件没有关系。(3)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。-5-2 放射性元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究一对原子核衰变的正确理解问题导引放射性元素能自发地发出、三种射线,这些射线是从哪儿来的呢?提示原子核。名师精讲1.衰变规律原子核衰变时,电荷数和质量数都守恒。2.衰变方程(1)衰变:X-2-4Y+24He;(2)衰变:X+1 Y+-10 e。-6-2 放射性元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首
4、 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 3.衰变和 衰变的实质(1)衰变:原子核中的两个质子和两个中子结合在一起发射出来的,即:201n+211H24He;(2)衰变:原子核内的一个中子衰变成一个质子,同时放出一个电子,即:01n11H+-10 e。(3)辐射:衰变或 衰变后产生的新核往往处于高能级,不稳定,要向低能级跃迁,放出 光子。射线是伴随着 射线和 射线产生的,辐射并不能独立发生,所以,只要有 射线必有 衰变或 衰变发生。粒子不是带电粒子,因此 射线并不影响原子核的核电荷数,故 射线不会改变元素在周期表中的位置。-7-2 放射性
5、元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 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 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 XY+n 24He+-1 0e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 n=-4,m=-2+Z-Z。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 衰变的次数的多少对质量数没有影响,然后
6、根据衰变规律确定 衰变的次数。警示 衰变、衰变中的电子是从原子核中放出的,并不是从原子核外面的电子放出的。-8-2 放射性元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 例题 1 92238U 经一系列的衰变后变为 82206Pb。(1)求一共经过几次 衰变和几次 衰变?(2)82206Pb 与 92238U 相比,求质子数和中子数各少多少?(3)写出这一衰变过程的方程。点拨:可依据衰变过程中质量数和电荷数守恒求解衰变次数,再根据 衰变、衰变的实质推算质子数、中子数的变化。-9-2 放射性元
7、素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 解析:(1)设 92238U 衰变为 82206Pb 经过 x 次 衰变和 y 次 衰变。由质量数和电荷数守恒可得238=206+4x92=82+2x-y联立解得 x=8,y=6,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 82206 Pb较 92238 U质子数少10,中子数少 22。(3)核反应方程为 92238U82206Pb+824He+
8、6-10 e。答案:(1)8 6(2)10 22(3)92238U82206Pb+824He+6-10 e-10-2 放射性元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 反思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。-11-2 放射性元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探
9、究一 探究二 变式训练 1 92238U 衰变成 82206Pb 的过程中()A.经历了 8 次 衰变和 6 次 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-12-2 放射性元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 解析:衰变过程中,每次 衰变放出一个 粒子,核电荷数少 2,质量数少4,而每次 衰变释放出一个电子,核电荷数增 1,质量数不变。从铀核与铅核质量数变化可知经历了 8 次 衰变,8 次 衰变后新核的核电荷数应为 76,
10、比铅核的核电荷数少 6,要经过 6 次 衰变才能成为铅,A 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 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 选项不正确,D选项正确。答案:ABD-13-2 放射性元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究二对半衰期的理解问题导引北京饭店在施工时当挖至地面以下 13 米深处时,发现有两棵直径达 1米的榆树倒卧在河流沙砾层中,用碳14测定该树距今约为29 28
11、51 350年。据此数据,建工部门决定停止再向下挖,而使用该层作地基,节约了大量资金、人力和物力。你知道是用什么方法测定这两棵树的年代的吗?C 测年技术。-14-2 放射性元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 名师精讲1.对半衰期的理解:半衰期表示放射性元素衰变的快慢,同一放射性元素半衰期相同,不同元素的半衰期不同,有的差别很大。2.半衰期公式:N 余=N 原(12),m 余=m0(12)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
12、质量,t 表示衰变时间,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,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。警示元素的半衰期反映的是原子核内部的性质,与原子核所处的化学状态和外部条件无关:一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式存在还是以化合物形式存在无关;对它加压或增温也不会改变元素的半衰期。-15-2 放射性元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 例题
13、2某放射性元素原为 8 g,经 6 天时间已有 6 g 发生了衰变,此后它再衰变1 g,还需要几天?解析:8 g 放射性元素已衰变了 6 g,还有 2 g 没有衰变,现在要求在 2 g的基础上再衰变 1 g,即再衰变一半,故找出元素衰变的半衰期就可得结论。由半衰期公式 m=m0(12),得(8-6)g=8(12)g,=2,即放射性元素从 8 g 变为 6 g 余下 2 g 时需要 2 个半衰期。因为 t=6 天,所以=2=3 天,即半衰期是 3 天,而余下的 2 g 衰变 1 g 需 1个半衰期=3 天。答案:3 天-16-2 放射性元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页
14、XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 反思分析有关放射性元素的衰变数量和时间问题时,正确理解半衰期的概念,灵活运用有关公式进行分析和计算是解决问题的关键。-17-2 放射性元素的衰变 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 变式训练 2放射性同位素 1124Na 的样品经过 6 h 还剩下18没有衰变,它的半衰期是()A.2 hB.1.5 hC.1.17 hD.0.75 h解析:本题考查的是对半衰期的理解。放射性元素衰变一半所用时间是一个半衰
15、期,剩下的元素再经一个半衰期只剩下14,再经一个半衰期这14又会衰变一半,只剩18。所以题中所给的 6 h 为三个半衰期的时间,因而该放射性同位素的半衰期应是 2 h。也可根据 m 余=m 原 12,得18=12 6h,T=2 h。答案:A-18-2 放射性元素的衰变 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3 41.原子核发生 衰变时,此 粒子是()A.原子核外的最外层电子B.原子核外的电子跃迁时放出的光子C.原子核内存在着的电子D.原子核内的一个中子变成一个质子时,放射出的一个电子解析:因原子核是由
16、带正电的质子和不带电的中子组成的,原子核内并不含电子,但在一定条件下,一个中子可以转化成一个质子和一个负电子,一个质子可以转化成一个中子和一个正电子,其转化可用以下形式表示:01n 11H+-1 0e(),11H01n+10e。由上式可看出 粒子(负电子)是由原子核内的中子转化而来,正电子是由原子核内的质子转化而来。答案:D-19-2 放射性元素的衰变 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3 42.关于天然放射现象,下列说法正确的是()A.射线是由氦原子核衰变产生B.射线是由原子核外电子电离产生C.
17、射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D.通过化学反应不能改变物质的放射性解析:射线是原子核衰变中放出的由氦核组成的粒子流,选项 A 错误;射线是原子核衰变中核内放出的高速电子流,它是由核内一个中子转化成一个质子时放出的,选项 B 错误;射线是原子核衰变过程中,产生的新核具有过多的能量,这些能量以 光子的形式释放出来,选项 C 错误;化学反应只是原子间核外电子的转移,不改变原子核的结构,所以不能改变物质的放射性,选项 D 正确。答案:D-20-2 放射性元素的衰变 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3
18、 43.原子核 92238U 经放射性衰变变为原子核 90234 Th,继而经放射性衰变变为原子核 91234Pa,再经放射性衰变变为原子核 92234U。放射性衰变、和依次为()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 衰变解析:92238U 90234Th,质量数少 4,电荷数少 2,说明为 衰变。90234 Th 91234 Pa,质子数加 1,质量数不变,说明为 衰变,中子转化成质子,91234Pa 92234U,质子数加 1,质量数不变,说明为 衰变,中子转化成质子。故选项 A正确。答案:A-21-2 放射性元素的衰变 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3 44.(2014江苏单科)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。其衰变方程是 86222Rn 84218Po+。已知 86222Rn 的半衰期约为 3.8 天,则约经过 天,16 g 的 86222Rn 衰变后还剩 1 g。解析:衰变过程中质量数、电荷数守恒,有 86222Rn 84218Po+24He;由半衰期定义,1=16 12 3.8,解得 t=15.2 天。答案:24He(或)15.2