專題48 確定衰變的種類及衰變次數(shù)的方法

知識點(diǎn)確定衰變的種類及衰變次數(shù)的方法知識回顧：衰變及核反應(yīng)方程的書寫和核能的計(jì)算原子核的衰變衰變實(shí)質(zhì)：?衰變是原子核中的2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個氦核并射出；P衰變是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，再將電子射出；7衰變伴隨著?衰變或P衰變同時發(fā)生，不改變原子核的質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)，以光子形式釋放出衰變過程中產(chǎn)生的能量.衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)；半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對個別、少數(shù)原子無意義.核反應(yīng)方程的書寫核反應(yīng)過程一般不可逆，所以核反應(yīng)方程中用“-”表示方向而不能用等號代替.核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，但核反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能.核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能只依據(jù)兩個守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程.核能的計(jì)算方法根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方，即AE=Amc2j),根據(jù)1原子質(zhì)量單位 相當(dāng)于931.5兆電子伏 能量，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)MeV乘以931.5MeV，即/E刊mx931.5MeV.如果核反應(yīng)時釋放的核能是以動能形式呈現(xiàn)，則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動能的增量即為釋放的核能(2)三種射線名稱構(gòu)成符號電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)伏射線氨核tHe+2e4u最強(qiáng)最弱“射線電子-?e一e11840U較強(qiáng)較強(qiáng)光子700最弱最強(qiáng)例題分析【例1】放射性同位素二C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可用來判定古生物體的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎.（1） 宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會形成很不穩(wěn)定的二C,它很容易發(fā)生衰變，放出卩射線變成一個新核，其半衰期為5730年.試寫出此核反應(yīng)方程.（2） 若測得一古生物遺骸中的二C含量只有活體中的12.5%，則此遺骸的年代約有多少年？【答案】（1）、N+：mf、C+:H 'N+「e（2）17190年【解析】卩〕檢反應(yīng)方程為：i垃王⑵活體中的1紀(jì)含量不變，生物死亡后,遺骸中的：C按衰變規(guī)律變化，設(shè)活體中146C的含量為N小遺骸中的鴿C含量為"由半衰期的定義得:1t 1t t心二,即0.125=i-i-,所以：=3,i=5730^,則t=17190年￡T 2T t【例2】.（多選）（2017年湖北六校調(diào)考）北京時間2011年3月11日13時46分,在日本本州島附近海域發(fā)生里氏9.0級強(qiáng)烈地震，地震和海嘯引發(fā)福島第一核電站放射性物質(zhì)泄漏，其中放射性物質(zhì)碘131的衰變方程為】33if】34Xe+Y.根據(jù)有關(guān)放射性知識，下列說法正確的是（）Y粒子為B粒子若啜1的半衰期大約是8天，取4個碘原子核，經(jīng)16天就只剩下1個碘原子核了生成的】5]Xe處于激發(fā)態(tài)，放射Y射線，Y射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力也最強(qiáng)133I中有53個質(zhì)子和131個核子如果放射性物質(zhì)碘131處于化合態(tài)，也不會對放射性產(chǎn)生影響【答案】：ADE【解析】A.^If^Xe+Y，根據(jù)衰變過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，Y粒子為B粒子，故A正確；B.半衰期是一個統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對大量的原子核才適用，對少數(shù)原子核是不適用的，所以，若取4個碘原子核，經(jīng)16天剩下幾個碘原子核無法預(yù)測，故B錯誤；C.生成的1|]Xe處于激發(fā)態(tài)，還會放射Y射線，Y射線的穿透能力最強(qiáng)，Y射線是高能光子，即高能電磁波，它是不帶電的，所以Y射線的電離作用很弱，故C錯誤；D.^I中有53個質(zhì)子，131表示質(zhì)量數(shù)即核子數(shù)，故D正確；E.半衰期是放射性元素的基本性質(zhì)，由放射性元素本身決定，與外部環(huán)境和所處狀態(tài)無關(guān)，故E正確.專題練習(xí)1.人們在海水中發(fā)現(xiàn)了放射性元素钚（Pu）.Pu可由鈾239（U）經(jīng)過n次卩衰變而產(chǎn)生，則n為（）A.2 B.239C.145 D.92【答案】A【解析】卩衰變規(guī)律是質(zhì)量數(shù)不變，質(zhì)子數(shù)增加1,弋Pu比質(zhì)子數(shù)增加2,所以發(fā)生了2次卩衰變，A正確2.〔［U經(jīng)過m次a衰變和n次卩衰變，變成〔［Pb,貝％ )m=7,n=3 B.m=7,n=4C.m=14,n=9 D.m=14,n=18【答案】B【解析】根據(jù)題意有：235—4m=207,92—2m+n=82，解兩式得m=7,n=4,選項(xiàng)B正確3?鈾裂變的產(chǎn)物之一氪90(^Kr)是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90d：Zr),這些衰變是()1次a衰變，6次卩衰變4次卩衰變2次a衰變2次a衰變，2次卩衰變【答案】B【解析】原子核每經(jīng)過衰變，質(zhì)量數(shù)増加也電荷數(shù)順少力每經(jīng)過一次P衰變，電荷數(shù)増加1,質(zhì)量數(shù)不變.方法一u衰變的次數(shù)為11=竺嚴(yán)=叫如90-90P衰變的次數(shù)為一-一+40—光二斗族).￡方法二設(shè)氟g譏鞘Kr)經(jīng)過x次a衰變，丫次p衰變后變成錯90｛衆(zhòng)Zr),由衰變前后的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得4x+90=90,2x-y+40=36,解得x=0,y=4.4?據(jù)報道，重慶市籌建的核電廠選址是涪陵區(qū)816核工廠，擬建的核電項(xiàng)目是4個壓水反應(yīng)堆，利用其產(chǎn)生的核能帶動4臺100萬千瓦的機(jī)組發(fā)電.核電站在發(fā)電的同時還可以生產(chǎn)出可供研制核武器的钚239(3Pu)，這種钚239可以由鈾239(^U)經(jīng)過n次卩衰變而產(chǎn)生，貝" )A.n=2 B.n=239C.n=145 D.n=92【答案】A【解析】每經(jīng)一次卩衰變原子核的質(zhì)量數(shù)不變而電荷數(shù)增加1,由94-92=2知n=2，故A正確5?最近幾年，科學(xué)家在超重元素的探測方面取得了重大進(jìn)展.1996年，科學(xué)家們在研究某兩個重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)生成的超重元素的核亍X經(jīng)過6次a衰變后的產(chǎn)物是f^Fm.由此可以判定生成的超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是（）A.124、259 B.124、265C.112、265 D.112、277【答案】D【解析】題中的核￡兀經(jīng)過&次衰變后成為扌祈Fm,注意到的電荷數(shù)為100,質(zhì)量數(shù)為253,每發(fā)生—次《■衰變質(zhì)量數(shù)減少4,電荷數(shù)制少2由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有A=4xfi+253=277,Z=2xfi+100=112,所以■選項(xiàng)D正確6?放射性同位素”Na的樣品經(jīng)過6小時還剩下g沒有衰變，它的半衰期是（）A.2小時 B.1.5小時1.17小時 D.0.75小時【答案】A1【解析】我們知道，放射性元素衰變一半所用的時間是一個半衰期，剩下的元素再經(jīng)一個半衰期只剩下！，11再經(jīng)一個半衰期這！又會衰變一半，只剩亍所以題中所給的6小時為三個半衰期的時間，因而該放射性同1t位素的半衰期應(yīng)是2小時，也可根據(jù)M余=“原（二）.，得T=2小時.學(xué)&科網(wǎng)7?—個氡核亍Rn衰變成釙核TPo并放出一個粒子，其半衰期為3.8天，1g氡經(jīng)過7.6天衰變掉的質(zhì)量以“■I ni盤及二Rn衰變成二1Po的過程放出的粒子是（）A.0.25g，a粒子 B.0.75g，a粒子C.0.25g，卩粒子 D.0.75g，卩粒子【答案】B1【解析】7.6天是兩個半衰期，剩下的的質(zhì)量占原來的-，1g氡衰變掉的質(zhì)量為0.75g,又由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，放出的粒子質(zhì)量數(shù)是4,核電荷數(shù)是2,該粒子是a粒子，因而B對.8?前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站爆炸事故造成了大量放射性物質(zhì)泄漏，碘匚汀和錨匚Cs等放射性物質(zhì)放射出的a、卩、Y射線，會造成甲狀腺疾病和神經(jīng)系統(tǒng)損傷.下列有關(guān)放射性的說法中正確的是（）碘*1發(fā)生卩衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的錨、Cs的半衰期為30年，把核廢料深埋可以使核的半衰期變短碘匚汀的半衰期為8.5天，若取4個碘核，經(jīng)過17天就只剩下1個碘核V2~ 127錨Cs經(jīng)過兩次a衰變和兩次卩衰變將變?yōu)榈庳癐【答案】A【解析】P衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子，同時產(chǎn)生一個電子，這個電子以P射線的形式釋放出去，同時輻射出Y光子.故A正確：半衰期由元素本身決定，與原子檢所處環(huán)境、狀態(tài)無關(guān)，故B錯誤,半衰期是犬量放射性原子發(fā)生衰變時的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對個別的原子沒有意義?故C錯誤,根據(jù)原子核經(jīng)過一次「衰變，電荷數(shù)減小2,質(zhì)量數(shù)減小4,—次p衰變后電荷數(shù)増加1,質(zhì)量數(shù)不變，那么經(jīng)過兩次u衰變和兩次P衰變，質(zhì)量數(shù)減小S,而質(zhì)子數(shù)減小2,將變?yōu)閲嶪?故D錯誤9?在勻強(qiáng)磁場里，原來靜止的放射性碳14原子，它所放射的粒子與反沖核的徑跡是兩個相切的圓，圓的半徑之比為7:1,如圖所示，那么碳14的核衰變方程是（）A.二C-*[He+BeB. ；C-=e+'；BC. ；C-"_：.e+二ND. ；C"H+[B【答案】C【解析】原子核衰變過程中動量守恒，所以粒子與反沖核的動量等大反向，由徑跡是兩內(nèi)切圓知，放出的mv§垃F(xiàn)7是負(fù)粒子，是卩衰變，由于粒子和反沖核均做勻速圓周運(yùn)動，由r=g知，廠=二=.'?所以反沖核的電荷數(shù)是7,由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知，正確答案為C.在勻強(qiáng)磁場中有一個靜止的氡原子核（=Rn）,由于衰變它放出一個粒子，此粒子的徑跡與反沖核的徑跡是兩個相互外切的圓，大圓與小圓的直徑之比為42：1,如圖所示，那么氡核的衰變方程應(yīng)是下列方程中的哪一個（）亍Rn-^Fr+_：.e二Rn~工Po+[He亍Rnr^At+jeEG eg r=Rni[At+[H【答案】B【解析】原子核衰變過程中動量守恒，所以粒子與反沖樓的動量等犬反向，由徑跡是兩外切圓知，放出的__ 用心4乩卜1 2是正粒子，是Q忌變，由于粒子和反沖核均做勻速圓周運(yùn)動，由r=g甘知，g三=y=亍?=N?所以反沖核的電荷數(shù)是陰，由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知，正確答案為長（多選）下列說法正確的是（）：：；Ra衰變?yōu)椋憾n要經(jīng)過1次a衰變和1次卩衰變WU衰變?yōu)樨a要經(jīng)過1次a衰變和1次卩衰變匚Th衰變?yōu)槎篜b要經(jīng)過6次a衰變和4次卩衰變TOC\o"1-5"\h\z術(shù)盤 m匚U衰變?yōu)槎n要經(jīng)過4次a衰變和4次卩衰變【答案】BCR盤 -yj-i 血盤 j n【解析】設(shè)::::Ra衰變?yōu)椋海篟n需經(jīng)x次a衰變和y次卩衰變，其衰變方程為：:::Ra—：：Rn+x[He+ye根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒分別有226=222+4x,88=86+2x—y解得x=1,y=0.可見選項(xiàng)A錯誤；設(shè)7呂R 斗 "1斗R 1^4 沖 曲匚U.U衰變?yōu)?Pa要經(jīng)過n次a衰變和m次卩衰變，其衰變方程為-U—-Pa+nHe+m.-.e根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒分別有238=234+4n,92=91+2n—m解得：n=1,m=1.選項(xiàng)B正確；同理可知選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯誤.（多選）地球年齡有多大？一直是科學(xué)研究的問題，其中一種方法是利用天然放射性元素的衰變規(guī)律探測.通過對古老巖石中鈾和鉛的含量的測定，設(shè)鈾核衰變后全部變成鉛核，通過計(jì)算推出該巖石中含有鈾是巖石形成初期的一半，鈾238的相對含量隨時間變化關(guān)系如圖，由此可判斷（）A.鈾238的半衰期為90億年地球年齡大約45億年被測定的巖石在90億年后鈾、鉛粒子比例約為1：4被測定的巖石在90億年后鈾、鉛粒子比例約為1：3【答案】BD【解析】由題意、半衰期的含義及鈾238衰變后含量隨時間的變化規(guī)律團(tuán)象可知：鈾238的半衰期和地球的年齡均犬致為45億年.再由圖象可知：被測定的古老巖石樣品在90億年時鈾原子數(shù)的相對值為0.25,TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1 3即占總原子數(shù)的匚，由此可推得其中鉛占原子數(shù)的亍，鈾、鉛原子數(shù)之比為1：3?選項(xiàng)氏C正確4 413.（多選）的衰變方程為卞U-亍Th+[He,其衰變曲線如圖，t為半衰期，貝M ）發(fā)生的是a衰變WU發(fā)生的是卩衰變k=3k=4【答案】AC【解析】根據(jù)衰變方程「七-卞Th+1He放出的是a粒子，所以該衰變是a衰變，A正確，B錯誤；剩余\o"CurrentDocument"1r 1 1質(zhì)量為：M余=“原（二）二，經(jīng)過kT后，、m0=m0（二）k,所以k=3,C正確，D錯誤.學(xué)&科網(wǎng)14.（多選）下列說法正確的是（）I?Th經(jīng)過6次a衰變和4次卩衰變后成為原子核；[Pb核反應(yīng)方程:*Cof工Ni+-：e是正確的20個卞U的原子核經(jīng)過兩個半衰期后剩下5個卞U20g*U的原子核經(jīng)過兩個半衰期后剩下5g【答案】AD【解析】a衰變的過程中電荷數(shù)少2,質(zhì)量數(shù)少4，卩衰變的過程中電荷數(shù)多1,質(zhì)量數(shù)不變，由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)