選修第二章第講放射性元素的衰變核能

選修第二章第講放射性元素的衰變核能知識點1

原子核的組成、放射性放射性同位素射線的危害和防護Ⅰ1.天然放射現(xiàn)象元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明_______具有復雜的結(jié)構(gòu)。2.放射性和放射性元素物質(zhì)發(fā)射某種看不見的射線的性質(zhì)叫_______。具有放射性的元素叫_______元素。原子核放射性放射性第2頁,共54頁，2024年2月25日，星期天3.三種射線放射性元素放射出的射線共有三種，分別是_______、β射線、γ射線。4.三種射線的比較α射線射線名稱比較項目α射線β射線γ射線組成高速氦核流___________光子流（高頻電磁波）帶電量___-e0高速電子流2e第3頁,共54頁，2024年2月25日，星期天射線名稱比較項目α射線β射線γ射線質(zhì)量4mp靜止質(zhì)量為零符號_____γ速度可達0.1c可達0.99c__垂直進入電場或磁場的偏轉(zhuǎn)情況偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)_______貫穿本領(lǐng)最弱較強_____對空氣的電離作用很強較弱_____c不偏轉(zhuǎn)最強很弱第4頁,共54頁，2024年2月25日，星期天5.原子核的組成（1）原子核由_____和_____組成，_____和_____統(tǒng)稱為核子。_____帶正電，_____不帶電。（2）基本關(guān)系：①核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)（Z）=元素的原子序數(shù)=___________②質(zhì)量數(shù)（A）=_______=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)（3）X元素的原子核的符號為其中A表示_______，Z表示核電荷數(shù)。質(zhì)子中子質(zhì)子中子質(zhì)子中子核外電子數(shù)核子數(shù)質(zhì)量數(shù)第5頁,共54頁，2024年2月25日，星期天6.放射性同位素的應用與防護（1）放射性同位素：有_____放射性同位素和_____放射性同位素兩類，放射性同位素的化學性質(zhì)相同。（2）應用：消除靜電、工業(yè)探傷、作_________等。（3）防護：防止放射性對人體組織的傷害。天然人工示蹤原子第6頁,共54頁，2024年2月25日，星期天知識點2

原子核的衰變、半衰期Ⅰ1.原子核的衰變（1）原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種_______的變化稱為原子核的衰變。（2）分類:α衰變：____β衰變：____γ衰變：當放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時伴隨著γ輻射。原子核第7頁,共54頁，2024年2月25日，星期天（3）兩個重要的衰變：第8頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.半衰期（1）定義：放射性元素的原子核有_____發(fā)生衰變所需的時間。（2）影響因素:放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的,跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強)或化學狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)。半數(shù)第9頁,共54頁，2024年2月25日，星期天知識點3

核力結(jié)合能、質(zhì)量虧損Ⅰ1.核力（1）定義：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。（2）特點：①核力是強相互作用的一種表現(xiàn)；②核力是短程力，作用范圍在1.5×10-15m之內(nèi)；③每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。2.結(jié)合能核子結(jié)合為原子核時_____的能量或原子核分解為核子時_____的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能。釋放吸收第10頁,共54頁，2024年2月25日，星期天3.比結(jié)合能（1）定義：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。（2）特點：不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。4.質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛因斯坦質(zhì)能方程E=___，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小Δm,這就是質(zhì)量虧損。由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE=______。mc2Δmc2第11頁,共54頁，2024年2月25日，星期天知識點4

裂變反應和聚變反應、裂變反應堆核反應方程Ⅰ1.重核裂變（1）定義:質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程。（2）特點①裂變過程中能夠放出巨大的能量;②裂變的同時能夠放出2～3(或更多)個中子;③裂變的產(chǎn)物不是唯一的。對于鈾核裂變有二分裂、三分裂和四分裂形式,但三分裂和四分裂概率比較小。第12頁,共54頁，2024年2月25日，星期天（3）典型的裂變反應方程:（4）鏈式反應：由重核裂變產(chǎn)生的_____使裂變反應一代接一代繼續(xù)下去的過程。（5）臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生_________的最小體積及其相應的質(zhì)量。（6）裂變的應用：_______、核反應堆。（7）反應堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、_____、防護層。中子鏈式反應原子彈鎘棒第13頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.輕核聚變（1）定義：兩輕核結(jié)合成_________的核的反應過程。輕核聚變反應必須在高溫下進行，因此又叫_________。（2）特點:①聚變過程放出大量的能量,平均每個核子放出的能量,比裂變反應中每個核子放出的能量大3至4倍。②聚變反應比裂變反應更劇烈。質(zhì)量較大熱核反應第14頁,共54頁，2024年2月25日，星期天③對環(huán)境污染較少。④自然界中聚變反應原料豐富。（3）典型的聚變反應方程:第15頁,共54頁，2024年2月25日，星期天3.核反應的四種類型類型可控性核反應方程典例衰變α衰變自發(fā)β衰變自發(fā)人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)第16頁,共54頁，2024年2月25日，星期天類型可控性核反應方程典例人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂疲s里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素及正電子）重核裂變比較容易進行人工控制輕核聚變除氫彈外無法控制第17頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【思考辨析】

（1）天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核還可再分。()（2）β射線是光子流。()（3）原子核是由質(zhì)子和電子組成的。()（4）人造放射性同位素被廣泛地應用。()（5）發(fā)生β衰變時，新核的核電荷數(shù)不變。()（6）核力是弱相互作用，作用力很小。()第18頁,共54頁，2024年2月25日，星期天分析：天然放射現(xiàn)象表明原子核并非絕對穩(wěn)定，也可以變化，即原子核是有結(jié)構(gòu)的，（1）對。β射線本質(zhì)是高速運動的電子流，（2）錯。原子核是由質(zhì)子和中子組成的，（3）錯。與天然放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素的放射強度容易控制，還可以制成各種所需的形狀。它的半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，廢料易處理，所以被廣泛地應用，（4）對。第19頁,共54頁，2024年2月25日，星期天發(fā)生β衰變時，新核的核電荷數(shù)增加1，（5）錯。核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，它的作用范圍在1.5×10-15m之內(nèi)，核力比庫侖力大得多，（6）錯。第20頁,共54頁，2024年2月25日，星期天考點1

原子核的衰變半衰期【考點解讀】1.α衰變、β衰變的比較衰變類型α衰變β衰變衰變方程衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)子和1個電子深化理解第21頁,共54頁，2024年2月25日，星期天衰變類型α衰變β衰變勻強磁場中軌跡形狀衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒第22頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.半衰期（1）半衰期的計算根據(jù)半衰期的概念,可總結(jié)出公式。式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時間，τ表示半衰期。第23頁,共54頁，2024年2月25日，星期天（2）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，不同的放射性元素半衰期不同，有的差別很大。（3）適用條件：半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對于一個特定的原子核，無法確定何時發(fā)生衰變。第24頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【典例透析1】(釷)經(jīng)過一系列α衰變和β衰變,變成

(鉛)。以下說法不正確的是()A.鉛核比釷核少8個質(zhì)子B.鉛核比釷核少16個中子C.共經(jīng)過4次α衰變和6次β衰變D.共經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變【解題探究】衰變滿足的兩個守恒規(guī)律：（1）___________。（2）___________。電荷數(shù)守恒質(zhì)量數(shù)守恒第25頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【解析】選C。設α衰變次數(shù)為x,β衰變次數(shù)為y,由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得232=208+4x，90=82+2x-y,解得x=6,y=4,C錯D對。鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90,故A對。鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142,故B對。第26頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【總結(jié)提升】衰變次數(shù)的確定方法方法一：確定衰變次數(shù)的方法是依據(jù)兩個守恒規(guī)律，設放射性元素經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素則表示該核反應的方程為：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程A=A′+4nZ=Z′+2n-m由以上兩式聯(lián)立解得由此可見確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為求解一個二元一次方程組。方法二：因為β衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。第27頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【變式訓練】(2013·上海高考)在一個原子核衰變?yōu)橐粋€原子核的過程中，發(fā)生β衰變的次數(shù)為()A.6次B.10次C.22次D.32次第28頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【解析】選A。一個原子核衰變?yōu)橐粋€原子核的過程中，發(fā)生α衰變的次數(shù)為(238-206)÷4=8次，發(fā)生β衰變的次數(shù)為2×8-(92-82)=6次，選項A正確。

第29頁,共54頁，2024年2月25日，星期天考點2

核反應類型與核反應方程【考點解讀】（1）核反應的四種類型：衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變。（2）核反應過程一般都是不可逆的，所以核反應方程只能用單向箭頭連接并表示反應方向，不能用等號連接。（3）核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應方程。深化理解第30頁,共54頁，2024年2月25日，星期天（4）核反應遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應過程中反應前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化。（5）核反應遵循電荷數(shù)守恒。第31頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【典例透析2】關(guān)于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的有()A.是α衰變B.是β衰變C.是人工轉(zhuǎn)變D.是重核裂變第32頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【解題探究】核反應的四種類型的特點是（1）衰變：____________________________________________________。（2）人工轉(zhuǎn)變：_____________________________________。（3）重核裂變：______________________________________________。（4）輕核聚變：_________________________________。一個原子核自發(fā)放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核重核在中子的轟擊下分裂成兩個中等質(zhì)量核的過程兩個輕核聚合成質(zhì)量較大的核的過程第33頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【解析】選A。衰變是原子核自發(fā)地放出α或β粒子的核反應，衰變方程的特點是箭頭的左邊只有一個原子核，箭頭的右邊出現(xiàn)α或β粒子；聚變反應的特點是箭頭的左邊是兩個輕核，箭頭的右邊是較大質(zhì)量的原子核；裂變方程的特點是箭頭的左邊是重核與中子反應，箭頭右邊是中等質(zhì)量的原子核。人工轉(zhuǎn)變方程的特點是箭頭的左邊是氦核與常見元素的原子核,箭頭的右邊也是常見元素的原子核。綜上所述，A正確。第34頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【總結(jié)提升】核反應方程的書寫方法（1）熟記常見基本粒子的符號是正確書寫核反應方程的基礎。如質(zhì)子（）、中子（）、α粒子（）、β粒子（）、正電子（）、氘核（）、氚核（）等。（2）掌握核反應方程遵守的規(guī)律是正確書寫核反應方程或判斷某個核反應方程是否正確的依據(jù)，所以要理解并應用好質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律。（3）熟悉核反應的四種基本類型，可以幫助我們理清思路，很快寫出正確的核反應方程。第35頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【變式訓練】(2014·廈門模擬)放射性衰變有多種途徑，其中一種途徑是先衰變成而可以經(jīng)一次衰變變成(X代表某種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成最后都衰變成衰變路徑如圖所示，則可知圖中()第36頁,共54頁，2024年2月25日，星期天A.過程①是β衰變，過程③是α衰變；過程②是α衰變，過程④是β衰變B.過程①是β衰變，過程③是α衰變；過程②是β衰變，過程④是α衰變C.過程①是α衰變，過程③是β衰變；過程②是α衰變，過程④是β衰變D.過程①是α衰變，過程③是β衰變；過程②是β衰變，過程④是α衰變第37頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【解析】選A。過程①質(zhì)量數(shù)不變，是β衰變，a=84，過程③質(zhì)量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2，是α衰變，過程②核電荷數(shù)減少2，是α衰變，b=206，過程④是β衰變，故選A。第38頁,共54頁，2024年2月25日，星期天1.14C測年法是利用14C衰變規(guī)律對古生物進行年代測定的方法，若以橫坐標t表示時間，縱坐標m表示任意時刻14C的質(zhì)量，m0為t=0時14C的質(zhì)量。下面四幅圖中能正確反映14C衰變規(guī)律的是()【解析】選C。由公式m=m0·并結(jié)合數(shù)學知識可知C正確。第39頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.（2012·海南高考改編）一靜止的核經(jīng)α衰變成為核，釋放出的總動能為4.27MeV。問此衰變后核的動能為()A.4.0MeVB.0.27MeVC.0.07MeVD.4.2MeV第40頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【解析】選C。據(jù)題意知,此α衰變的衰變方程為根據(jù)動量守恒定律得mαvα=mThvTh①式中,mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量,vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度的大小,由題設條件知②第41頁,共54頁，2024年2月25日，星期天③式中Ek=4.27MeV是α粒子與Th核的總動能。由①②③式得④代入數(shù)據(jù)得,衰變后核的動能第42頁,共54頁，2024年2月25日，星期天3.(2013·大綱版全國卷)放射性元素經(jīng)α衰變成為釙半衰期約為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的礦石，其原因是()A.目前地殼中的主要來自于其他放射性元素的衰變B.在地球形成的初期，地殼中元素的含量足夠高C.當衰變產(chǎn)物積累到一定量以后，的增加會減慢的衰變進程D.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第43頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【解析】選A。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、化學狀態(tài)以及周圍環(huán)境、溫度無關(guān)，C、D錯；即使元素氡的含量足夠高，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代，地殼中也幾乎沒有氡了，一定是來自于其他放射性元素的衰變，故A對，B錯。第44頁,共54頁，2024年2月25日，星期天4.天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結(jié)果如圖所示,由此可推知(

)A.②來自于原子核外的電子B.①的電離作用最強,是一種電磁波C.③的電離作用較強,是一種電磁波D.③的電離作用最弱,屬于原子核內(nèi)釋放的光子第45頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【解析】選D。從穿透能力上看,③能穿透鋁板進入鉛板,③必然是γ射線,γ射線是原子核內(nèi)發(fā)出的高頻光子,屬于電磁波,電離作用弱,故D正確,C錯誤;②能穿透紙板進入鋁板,②必然是β射線,是原子核內(nèi)發(fā)射出的電子流,A錯誤;紙板能夠擋?、?則①是α射線,它的電離作用最強,但它是氦原子核,不是電磁波,B錯誤。第46頁,共54頁，2024年2月25日，星期天5.(2012·上海高考)在軋制鋼板時需要動態(tài)地監(jiān)測鋼板厚度,其檢測裝置由放射源、探測器等構(gòu)成,如圖所示。該裝置中探測器接收到的是(

)A.X射線 B.α射線C.β射線 D.γ射線第47頁,共54頁，2024年2月25日，星期天【解析】選D。放射源發(fā)出的只有α、β、γ三種射線,故選項A錯誤。在α、β、γ三種射線中,只有γ射線能穿透鋼板,故選項B、C錯誤,D正確。第48頁,共54頁，2024年2月25日，星期天6.某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為()A.11.4天B.7.6天C.5.7天D.3.8天【解析】選D。由可知可知τ=3.8天，選項D正確。第49頁,共54頁，2024年2月25日，星期天7.若干放在天平左盤上，右盤放420g砝碼，天平平衡。當Bi發(fā)生α衰變經(jīng)過一個半衰期，欲使天平平衡，應從右盤中取出砝碼的質(zhì)量為()A.210gB.105gC.4gD.2g【解析】選C。原有的2mol經(jīng)過一個半衰期后，有1mol鉍發(fā)生衰變生成1mol新的原子核這種新元素的摩爾質(zhì)量為206g。此時左盤中還有210g未發(fā)生衰變的，所以左盤中的總質(zhì)量為