19.2 放射性元素的衰變

2放射性元素的衰變［目標(biāo)定位］1.知道原子核的衰變2知道兩種衰變的規(guī)律及實(shí)質(zhì)，并能熟練寫出衰變方程.3.理解半衰期的統(tǒng)計(jì)意義.F預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)坦梳理?識(shí)記-點(diǎn)撥一、原子核的衰變?cè)雍朔懦鯽粒子或B粒子,由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核，我們把這種變化稱為原子核的衰變.原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒.二、a衰變?cè)雍诉M(jìn)行a衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)減少4,電荷數(shù)減少2.輦U的a衰變方程為辭U->銅Th+擔(dān)e.三、P衰變?cè)雍诉M(jìn)行P衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)不變,電荷數(shù)增加1，鉗Th的0衰變方程為/Th一置也士金.四、半衰期.放射性元素的原子核有生數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，叫做這種元素的半衰期..放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系.聲課堂講義上理解?深化?探究一、原子核的衰變.原子核放出a粒子或B粒子后，變成另一種原子核，這種現(xiàn)象稱為原子核的衰變..a衰變：AZX—>A—4Z—2Y+3He原子核進(jìn)行a衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)減少4,電荷數(shù)減少2.a衰變的實(shí)質(zhì)：在放射性元素的原子核中，2個(gè)中子和2個(gè)質(zhì)子結(jié)合得比較牢固，有時(shí)會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核中釋放出來..B衰變：AZX-zdY+de原子核進(jìn)行0衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加LP衰變的實(shí)質(zhì)：原了核中的中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子且放出一個(gè)電子即。粒子，使核電荷數(shù)增加1,但0衰變不改變?cè)雍说馁|(zhì)量數(shù)，其轉(zhuǎn)化方程為：加一lH十一丫已.衰變規(guī)律衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒..y射線是在發(fā)生a或p衰變過程中伴隨產(chǎn)生的，且丁射線是不帶電的，因此y射線并不影響原子核的核電荷數(shù)，不會(huì)改變?cè)卦谥芷诒碇械奈恢?.確定衰變次數(shù)的方法設(shè)放射性元素2X經(jīng)過〃次a衰變和加次0衰變后，變成穩(wěn)定的新元素9：Y,則衰變方程為zX—Y+弟He+加—§e.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程A=A'+4〃,Z=Z'+2〃—m.【例11原子核23892U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍?3490Th,繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍?3491Pa,再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍?3492U.放射性衰變①、②和③依次為()a衰變、0衰變和0衰變0衰變、a衰變和。衰變0衰變、0衰變和a衰變a衰變、0衰變和a衰變解析根據(jù)衰變反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒特點(diǎn)，23892U核與23490Th核比較可知,衰變①的另一產(chǎn)物為擔(dān)e,所以衰變①為a衰變，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；234%Pa核與23492U核比較可知，衰變③的另一產(chǎn)物為-怛，所以衰變③為。衰變，選項(xiàng)A正確，D錯(cuò)誤.答案A【例2】鑼U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)殍孭b核，問：⑴一共經(jīng)過幾次a衰變和幾次P衰變？⑵鑼Pb與鑼U相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？⑶綜合寫出這一衰變過程的方程.解析(1)設(shè)鑼U衰變?yōu)殍孭b經(jīng)過x次a衰變和y次0衰變，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得238=206+4x①92=82+2尢一y②聯(lián)立①②解得x=8,y=6.即一共經(jīng)過8次a衰變和6次p衰變.(2)由于每發(fā)生一次a衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2,每發(fā)生一次0衰變中子數(shù)少1,而質(zhì)子數(shù)增加1,故遭Pb較鑼U質(zhì)子數(shù)少10,中子數(shù)少22.(3)衰變方程為鑼U一鑼Pb+8拓e+6-?e.答案(1)8次a衰變，6次0衰變(2)10個(gè)22個(gè)⑶見解析借題發(fā)揮衰變次數(shù)的判斷方法(1)衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒.(2)每發(fā)生一次a衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2.⑶每發(fā)生一次B衰變中子數(shù)減少1,質(zhì)子數(shù)增加1.針對(duì)訓(xùn)練1鏘U經(jīng)過機(jī)次a衰變和〃次P衰變，變成鑼Pb,則（）A.冽=7,n=3B.m=7,〃=4C.m=14,〃=9D.m=14,〃=18答案B解析根據(jù)題意有：235—4加=207,92—2加+〃=82,解兩式得根=7,〃=4,選項(xiàng)B正確.二、對(duì)半衰期的理解.對(duì)半衰期的理解半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰變速率一定，不同元素的半衰期不同，有的差別很大..半衰期公式式中N原、相原表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、相余表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數(shù)和質(zhì)量，/表示衰變時(shí)間，工表示半衰期..適用條件半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對(duì)于一個(gè)特定的原子核，無法確定其何時(shí)發(fā)生衰變，但可以確定各個(gè)時(shí)刻發(fā)生衰變的概率，即某時(shí)刻衰變的可能性，因此,半衰期只適用于大量的原子核.【例3】碘131核不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生0衰變，其半衰期為8天.⑴碘131核的衰變方程：*1一（衰變后的元素用X表示）.（2）經(jīng)過天75%的碘131核發(fā)生了衰變.解析（1）根據(jù)衰變過程電荷數(shù)守恒與質(zhì)量數(shù)守恒可得衰變方程：I一盤X+」）e.（2）每經(jīng)1個(gè)半衰期，有半數(shù)原子核發(fā)生衰變，經(jīng)2個(gè)半衰期將剩余;，即有75%發(fā)生衰變，即經(jīng)過的時(shí)間為16天.答案怛（2）16針對(duì)訓(xùn)練2放射性元素（貂Rn）經(jīng)a衰變成為針（錯(cuò)Po）,半衰期約為3.8天；但勘測表明，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素鋸Rn的礦石，其原因是（）A.目前地殼中的逮Rn主要來自于其他放射性元素的衰變B.在地球形成的初期，地殼中元素鍬Rn的含量足夠高C.當(dāng)衰變產(chǎn)物錯(cuò)Po積累到一定量以后，鏘P。的增加會(huì)減慢逮Rn的衰變進(jìn)程D.鋸Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了它的半衰期答案A解析元素半衰期的長短由原子核自身因素決定，一般與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)以及周圍環(huán)境、溫度無關(guān)，C、D錯(cuò)；即使元素氫的含量足夠高，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代，地殼中也幾乎沒有氯了，一定是來自于其他放射性元素的衰變，故A對(duì)，B錯(cuò).F對(duì)點(diǎn)練習(xí)建m鞏固?應(yīng)用?反饋原子核的衰變1.原子核發(fā)生B衰變時(shí)，此B粒子是（）A.原子核外的最外層電子B.原子核外的電子躍遷時(shí)放出的光子C.原子核內(nèi)存在著電子D.原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子時(shí)，放射出一個(gè)電子答案D.“朝核危機(jī)”引起全球矚目，其焦點(diǎn)就是朝鮮核電站采用輕水堆還是重水堆.重水堆核電站在發(fā)電的同時(shí)還可以生產(chǎn)出可供研制核武器的杯239（費(fèi)Pu）,這種杯239可由鈾239（國U）經(jīng)過〃次p衰變而產(chǎn)生，則〃為（）A.2B.239C.145D.92答案A解析P衰變規(guī)律是質(zhì)量數(shù)不變，質(zhì)子數(shù)增加1.贊Pu比鑼U質(zhì)子數(shù)增加2,所以發(fā)生2次0衰變，A對(duì).對(duì)半衰期的理解及計(jì)算.下列有關(guān)半衰期的說法正確的是（）A.放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間越短，衰變速度越快B.放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下未衰變的原子核的減少，元素半衰期也變長C.把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的衰變速度D.降低溫度或增大壓強(qiáng)，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰變速度答案A解析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，它反映了放射性元素衰變速度的快慢，半衰期越短，則衰變?cè)娇?；某種元素的半衰期長短由其本身因素決定，與它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤..氨222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷，它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一.其衰變方程是澎Rn-謎Po+.已知貂Rn的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過天，16g的麓Rn衰變后還剩1g.答案iHe15.2解析根據(jù)核反應(yīng)過程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可推得該反應(yīng)的另一種生成物為犯e.根據(jù)m余=機(jī)原（3歲和生=4,解得？=3.8X4=15.2天.F題組訓(xùn)練叁解疑-糾偏?檢測（時(shí)間：60分鐘）題組一對(duì)原子核的衰變的理解1.由原子核的衰變可知（）A.放射性元素一次衰變就同時(shí)產(chǎn)生a射線和。射線B.放射性元素發(fā)生。衰變，產(chǎn)生的新核的化學(xué)性質(zhì)不變C.a衰變說明原子核內(nèi)部存在氫核D.放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出丫射線答案D解析原子核發(fā)生衰變時(shí)，一次衰變只能是a衰變或p衰變，而不能同時(shí)發(fā)生a衰變和p衰變，發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核往往處于高能級(jí)，要向外以丫射線的形式輻射能量，故一次衰變只可能同時(shí)產(chǎn)生a射線和y射線，或P射線和y射線，A錯(cuò)，D對(duì)；原子核發(fā)生衰變后，核電荷數(shù)發(fā)生了變化，變成了新核，故化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，B錯(cuò)；原子核內(nèi)的2個(gè)中子和2個(gè)質(zhì)子能十分緊密地結(jié)合在一起，因此在一定條件下它們會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核中被拋射出來，于是放射性元素發(fā)生了a衰變，C錯(cuò).2.一個(gè)放射性原子核發(fā)生一次p衰變，則它的（）A.質(zhì)子數(shù)減少一個(gè)，中子數(shù)不變B.質(zhì)子數(shù)增加一個(gè)，中子數(shù)不變C.質(zhì)子數(shù)增加一個(gè)，中子數(shù)減少一個(gè)D.質(zhì)子數(shù)減少一個(gè)，中子數(shù)增加一個(gè)答案c解析P衰變的實(shí)質(zhì)是一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，故中子減少一個(gè)而質(zhì)子增加一個(gè).故A、B、D錯(cuò)，C對(duì).3.原子核X經(jīng)過一次a衰變成原子核Y,原子核Y再經(jīng)一次。衰變變成原子核Z,則下列說法中正確的是（）A.核X的中子數(shù)比核Z的中子數(shù)多2B.核X的質(zhì)子數(shù)比核Z的質(zhì)子數(shù)多5C.核Z的質(zhì)子數(shù)比核X的質(zhì)子數(shù)少1D.原子核X的中性原子的電子數(shù)比原子核Y的中性原子的電子數(shù)少1答案C解析根據(jù)衰變規(guī)律，發(fā)生一次a衰變減少兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子，發(fā)生一次p衰變減少一個(gè)中子而增加一個(gè)質(zhì)子.中性原子的電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù).4.有一種新型鍥銅長效電池，它是采用半衰期長達(dá)100年的放射性同位素銀63徽Ni）和銅兩種金屬作為長壽命電池的材.料，利用銀63發(fā)生p衰變時(shí)釋放電子給銅片，把銀63和銅片作電池兩極，外接負(fù)載為負(fù)載提供電能.下面有關(guān)該電池的說法正確的是（）A.銀63的衰變方程是駿Ni一%Cu+」）eB.銀63的衰變方程是駿Ni-的Cu+（，eC.外接負(fù)載時(shí)銀63的電勢比銅片高D.該電池內(nèi)電流方向是從銀片到銅片答案AC解析鍥63的衰變方程為奧Ni—>-?e+^Cu,選項(xiàng)A對(duì)，B錯(cuò).電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)方向，在電池內(nèi)部電流從銅片到鍥片，鍥片電勢高，選項(xiàng)C對(duì)，D錯(cuò)..鈾裂變的產(chǎn)物之一氮90像Kr）是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的錯(cuò)90優(yōu)Zr）,這些衰變是（）A.1次a衰變，6次0衰變B.4次。衰變C.2次a衰變D.2次a衰變，2次0衰變答案B解析原子核每經(jīng)過一次a衰變，質(zhì)量數(shù)減少4,電荷數(shù)減少2;每經(jīng)過一次0衰變，電荷數(shù)增加1,質(zhì)量數(shù)不變.90190方法一a哀變的次數(shù)為〃==。（次），90—90p衰變的次數(shù)為m=—5—+40-36=4（次）.方法二設(shè)氫9。像Kr）經(jīng)過％次a衰變，y次0衰變后變成倍90（版「），由衰變前后的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得4x+90=90,2x—40=36,解得x=0,y=4..在橫線上填上粒子符號(hào)和衰變類型.⑴鑼U-鉗Th+,屬于衰變⑵錮Th-鉀Pa+,屬于衰變⑶鑼Po-鉛）At+,屬于衰變（4虔Cu-%Co+,屬于衰變答案（1）&a（2）-?ep（3）-?ep（4）*Hea解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以判斷，（1）中生成的粒子為?He,屬于a衰變；（2）中生成的粒子為一%，屬于。衰變；（3）中生成的粒子為一盟，屬于0衰變；（4）中生成的粒子為2He,屬于a衰變.題組二對(duì)半衰期的理解和計(jì)算.關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說法正確的是（）A.原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半.原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間C.相對(duì)原子質(zhì)量減少一半所需耍的時(shí)間D.元素原子核總質(zhì)量減半所需要的時(shí)間答案BD解析放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間叫做這種元素的半衰期，它與原子核全部衰變所需要的時(shí)間的一半不同.放射性元素發(fā)生衰變后成了一種新的原子核，原來的放射性元素原子核的個(gè)數(shù)不斷減少；當(dāng)原子核的個(gè)數(shù)減半時(shí)，該放射性元素的原子核的總質(zhì)量也減半，故選項(xiàng)B、D正確..碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質(zhì)量為〃z的碘131,經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有（）m—mm一mA，B8C-16D32答案C解析根據(jù)半衰期公式加余=加原（需，將題目中的數(shù)據(jù)代入可得C正確，A、B、D錯(cuò)誤..日本福島核電站泄漏事故中釋放出大量的碘131,碘131是放射性同位素，衰變時(shí)會(huì)發(fā)出B射線與Y射線，碘131被人攝入后，會(huì)危害身體健康，由此引起了全世界的關(guān)注.下面關(guān)于核輻射的相關(guān)知識(shí)，說法正確的是（）A.人類無法通過改變外部環(huán)境來改變碘131衰變的快慢B.碘131的半衰期為8.3天，則4個(gè)碘原子核經(jīng)16.6天后就一定剩下一個(gè)原子核C.。射線與丫射線都是電磁波，但丫射線穿透本領(lǐng)比p射線強(qiáng)D.碘131發(fā)生0衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的答案AD解析衰變的快慢由放射性元素本身決定，與外部環(huán)境無關(guān)，A正確；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)幾個(gè)原子核無意義，B錯(cuò)誤；p射線是高速電子流，丁射線是電磁波，故C錯(cuò)誤；p衰變的實(shí)質(zhì)是苗一巨+一怛，D正確.10.某放射性元素原為8g,經(jīng)6天時(shí)間已有6g發(fā)生了衰變，此后它再衰變1g,還需幾天？答案3天解析8g放射性元素已衰變了6g,還有2g沒有衰變，現(xiàn)在要求在2g的基礎(chǔ)上再衰變1g,即再衰變一半，故找出元素衰變的半衰期就可得出結(jié)論.由半衰期公式加余=加原（不￥，得8—6=8義（刁￥2=2