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1、12 2 放射性元素的衰变放射性元素的衰变目标定位 1.知道原子核的衰变.2.知道两种衰变的规律及实质，并能熟练写出衰变方程.3.理解半衰期的统计意义一、原子核的衰变一、原子核的衰变1定义：原子核放出 粒子或 粒子，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原子核衰变时电荷数和质量数都守恒2衰变类型(1) 衰变：原子核放出 粒子的衰变，进行 衰变时，质量数减少 4，电荷数减少 2，U 的 衰23892变方程：UTh He.23892234904 2(2) 衰变：原子核放出 粒子的衰变，进行 衰变时，质量数不变，电荷数增加 1，Th 的 衰变方程
2、：ThPae234902349023491013衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒【深度思考】原子核是由质子和中子构成的，那么在衰变时，为什么会放出 粒子？ 粒子又从何而来？ 射线呢？答案 衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2 个中子和 2 个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中释放出来 衰变的实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即 粒子，使核电荷数增加 1，但 衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为： n He.1 01 101 射线是在发生 或 衰变过程中伴随产生的，且 射线是不带电的，因此 射线并不影响原子核的核电荷数，不会改变元素在周期表中的位置【例 1】
3、 (多选)天然放射性元素Th(钍)经过一系列 衰变和 衰变之后，变成23290Pa(铅)下列说法中正确的是( )20882A衰变的过程共有 6 次 衰变和 4 次 衰变B铅核比钍核少 8 个质子C 衰变所放出的电子来自原子核核外轨道2D钍核比铅核多 24 个中子解析 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 衰变的次数为：x6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定 衰变的次数应满足：232208 42xy90828，y2x84.钍 232 核中的中子数为 23290142，铅 208 核中的中子数为 20882126，所以钍核比铅核多 16 个中子，铅核比钍核少 8 个质
4、子由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以 衰变所放出的电子来自原子核内，所以选项 A、B正确答案 AB【例 2】 U 核经一系列的衰变后变为Pb 核，问：2389220682(1)一共经过几次 衰变和几次 衰变？(2)Pb 与U 相比，质子数和中子数各少了多少？2068223892(3)综合写出这一衰变过程的方程解析 (1)设U 衰变为Pb 经过x次 衰变和y次 衰变，由质量数守恒和电荷数2389220682守恒可得2382064x92822xy联立解得x8，y6.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 衰变中子数少 1，而质子
5、数增加 1，故Pb 较U 质子数少 10，中子数少 22.2068223892(3)衰变方程为UPb8 He6e.23892206824 201答案 (1)8 次 衰变，6 次 衰变(2)10 个 22 个(3)见解析衰变次数的分析计算方法：(1)依据：电荷数和质量数守恒(2)方法：根据 衰变不改变质量数的特点，可根据反应前、后质量数的变化先确定 衰变的次数，然后计算出电荷数的改变，由其差值可确定 衰变的次数二、半衰期二、半衰期1放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期32放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系3半衰期是一
6、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，即某时刻衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核【例 3】 (多选)14C 发生放射性衰变为14N，半衰期约 5 700 年已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一下列说法正确的是( )A该古木的年代距今约 5 700 年B12C、13C、14C 具有相同的中子数C14C 衰变为14N 的过程中放出 射线D增加样品测量环境的压强将加速14C
7、的衰变解析 剩余的碳 14 占 ，表明经过了一个半衰期，A 正确；碳 14、13、12 的质子数相同，1 2质量数不同，中子数不同，B 错误；碳 14 变为氮 14，质量数未变，放出的是电子流，即 射线，C 正确；半衰期不受外界环境影响，D 错误答案 AC针对训练 某放射性元素经过 11.4 天有 的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )7 8A11.4 天 B7.6 天C5.7 天 D3.8 天答案 D解析 由于经过了 11.4 天还有 没有衰变，由半衰期计算公式mnm0，可说明该放射性1 8(1 2)元素经过了 3 个半衰期，即可算出半衰期是 3.8 天，故 D 正确.1(原子核的衰变)
8、下列说法中正确的是( )A 衰变放出的电子来自组成原子核的电子4B 衰变放出的电子来自原子核外的电子C 衰变说明原子核中含有 粒子D 射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波答案 D解析 原子核发生 衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，A、B 错误； 射线是具有放射性元素的原子核在发生衰变时，两个中子和两个质子结合在一起从原子核中释放出来，C 错误； 射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故 D 正确2(原子核的衰变)(多选)U 是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，23892如图 1 所示，可以判断下列说法正确的是( )图 1A图中a是 84，b是 2
9、06BY是 衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的CY和Z是同一种衰变D从X衰变中放出的射线电离能力最强答案 AC解析 Bi 衰变成Po，质量数不变，可知发生的是 衰变，则电荷数多 1，可知21083210aa84，Bi 衰变成Tl，知电荷数少 2，发生的是 衰变，质量数少 4，则b206，21083b81故 A 正确，B 错误；Z衰变，质量数少 4，发生的是 衰变，Y和Z是同一种衰变，故 C 正确；从X衰变中放出的射线是 射线，电离能力不是最强，故 D 错误3(半衰期的理解及计算)下列有关半衰期的说法正确的是( )A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的时间越短，衰变
10、速度越快B放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素半衰期也变长C把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度D降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度答案 A解析 放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间，它反映了放射性元素衰变的快慢，半衰期越短，则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故 A 正确，B、C、D 错误54(半衰期的理解及计算)碘 131 的半衰期约为 8 天，若某药物含有质量为m的碘 131，经过 32 天后，该药物中碘 131 的含量大约还有( )A. B
11、. m 4m 8C. D.m 16m 32答案 C解析 根据半衰期公式m余m原，将题目中的数据代入可得 C 正确，A、B、D 错误.(1 2)t 题组一 对原子核的衰变的理解1由原子核的衰变可知( )A放射性元素一次衰变就同时产生 射线和 射线B放射性元素发生 衰变，产生的新核的化学性质不变C 衰变说明原子核内部存在氦核D放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出 射线答案 D解析 原子核发生衰变时，一次衰变只能是 衰变或 衰变，而不能同时发生 衰变和 衰变，发生衰变后产生的新核往往处于高能级，要向外以 射线的形式辐射能量，故一次衰变只可能同时产生 射线和 射线，或 射线
12、和 射线，A 错，D 对；原子核发生衰变后，核电荷数发生了变化，变成了新核，故化学性质发生了变化，B 错；原子核内的 2 个中子和 2 个质子能十分紧密地结合在一起，因此在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来，于是放射性元素发生了 衰变，C 错2放射性同位素钍 232 经 、 衰变会生成氡，其衰变方程为90Th86Rnxy，其中( )232220Ax1，y3 Bx2，y3Cx3，y1 Dx3，y2答案 D解析 根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可列方程Error!解得x3，y2.故答案为 D.3(多选)以下说法中，正确的是( )6A.U 衰变成Pb 要经过 6 次 衰变
13、和 8 次 衰变2389220682B一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的光强太小C原子核发生一次 衰变时，其内部的一个中子转变为一个质子和一个电子D 射线与 射线一样是电磁波，穿透本领远比 射线强答案 AC解析 根据一次 衰变，质量数减小 4，质子数减小 2，而一次 衰变，质量数不变，质子数增加 1，铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，质量数减少 32，而质子数减少238922068210，因此要经过 8 次 衰变、6 次 衰变，故 A 正确；不能发生光电效应，是因为这束光的频率小于极限频率，而与光的强度大小无关故 B 错误；原子核发生一次 衰变时，质量数不变而电荷数增加
14、 1，是其内部的一个中子转变为一个质子和一个电子，故 C 正确； 射线是电子流，不是电磁波，故 D 错误4(多选)有一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达 100 年的放射性同位素镍63(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍 63 发生 衰变时释放电子给铜片，6328把镍 63 和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能下面有关该电池的说法正确的是( )A镍 63 的衰变方程是NiCue6328632901B镍 63 的衰变方程是NiCu e632863270 1C外接负载时镍 63 的电势比铜片高D该电池内电流方向是从镍片到铜片答案 AC解析 镍 63 的衰变方程为NiCue，选项
15、 A 对，B 错；电流方向为正电荷定向6328632901移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项 C 对，D 错5铀裂变的产物之一氪 90(Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆903690(Zr)，这些衰变是( )9040A1 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解析 原子核每经过一次 衰变，质量数减少 4，电荷数减少 2；每经过一次 衰变，电荷数增加 1，质量数不变方法一 衰变的次数为n0(次)，9090 4 衰变的次数为m40364(次)9090 2方法二 设氪 90(Kr)经过x次 衰变，y次 衰变后变成锆 90(Zr)，由衰变前后的903690407质量数、电荷数守恒得 4x9090,2xy4036，解得x0，y4.题组二 对半衰期的理解和计算6(多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A原子核全部衰变所需要的时间的一半B原子核
