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1、第1页 第1页 第二节第二节 放射性元素的衰变放射性元素的衰变第2页 第2页 知识梳理图知识梳理图 第3页 第3页 【知识点】【知识点】1.衰变和衰变和衰变及衰变方程衰变及衰变方程2.半衰期及半衰期的应用半衰期及半衰期的应用情景设置情景设置放射性元素会自发地发出放射性元素会自发地发出 射线射线,这些射线是从哪来的呢这些射线是从哪来的呢?发出这些射线时发出这些射线时,原子核内部发生了怎样的变化原子核内部发生了怎样的变化,满足怎样满足怎样的规律呢的规律呢?第4页 第4页 深化探究深化探究一一 原子核的衰变原子核的衰变1.原子核的衰变原子核的衰变:天然放射现象说明原子核具有复杂的结构天然放射现象说明
2、原子核具有复杂的结构.原子核放出原子核放出粒子或粒子或粒子后变成新的原子核粒子后变成新的原子核,这种变化称这种变化称为原子核的衰变为原子核的衰变.2.衰变规律衰变规律:原子核衰变时原子核衰变时,前后的电荷数和质量数守恒前后的电荷数和质量数守恒.第5页 第5页 3.衰变方程衰变方程:(1)衰变衰变:放射性元素的原子核放出一个放射性元素的原子核放出一个粒子变成新核的衰粒子变成新核的衰变叫变叫衰变衰变.原子核放出一个原子核放出一个粒子粒子,即经过一次即经过一次衰变衰变,新核的质量数比原新核的质量数比原来的核减少了来的核减少了4,而电荷数减少了而电荷数减少了2,用通式可表示为用通式可表示为:AZXFY
3、42He+A-4Z-2Y,如如:238 92U42He+234 90Th第6页 第6页 (2)衰变衰变:放射性元素的原子核放出一个放射性元素的原子核放出一个粒子粒子,即发生一次即发生一次衰变衰变,新核的质量数不变新核的质量数不变,而核电荷数增加而核电荷数增加1,用通式可表示用通式可表示为为:AZX 0-1e+AZ+1Y,如如:234 90Th234 91Pa+0-1e(3)射线是伴随射线是伴随衰变或衰变或衰变产生的高频率的电磁波衰变产生的高频率的电磁波,原子核原子核放出一个放出一个光子不会改变它的质量数和电荷数光子不会改变它的质量数和电荷数.第7页 第7页 注意注意:核反应方程一般是不可逆的核
4、反应方程一般是不可逆的,所以核反应方程只能用单所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向箭头表示反应方向,不能用等号连接不能用等号连接.核反应的生成物一定要以实验为基础核反应的生成物一定要以实验为基础,不能只依据两个守恒不能只依据两个守恒杜撰出生成物来写核反应方程杜撰出生成物来写核反应方程.核反应中遵循质量数守恒核反应中遵循质量数守恒,而不是质量守恒而不是质量守恒,核反应过程中反核反应过程中反应前后的总质量一般发生变化应前后的总质量一般发生变化(质量亏损质量亏损,而释放核能而释放核能).当放射性物质发生连续衰变时当放射性物质发生连续衰变时,原子核中有的发生原子核中有的发生衰变衰变,有有的发生的发生
5、衰变衰变,同时伴随同时伴随射线辐射射线辐射,这时可连续放出三种射线这时可连续放出三种射线.第8页 第8页 二二 放射性元素的半衰期放射性元素的半衰期1.定义定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间,叫做半叫做半衰期衰期.2.公式公式:N余余=N原原 m余余=m原原式中式中N原原 m原原表示衰变前的放射性元素的原子数表示衰变前的放射性元素的原子数 质量质量.N余余 m余余表示表示,尚尚未衰变的放射性元素的原子数未衰变的放射性元素的原子数 质量质量,t表示衰变时间表示衰变时间,T表示表示半衰期半衰期.第9页 第9页 注意注意:半衰期由放射性元素的原子核内部
6、本身的因素决定半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定,跟跟原子核所处的物理状态原子核所处的物理状态(如压强如压强 温度温度)或化学状态或化学状态(如单质如单质 化合物化合物)无关无关,半衰期是大量原子核衰变时的统计规律半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,个别个别原子核经多长时间衰变无法预测原子核经多长时间衰变无法预测,对个别或极少数原子核对个别或极少数原子核,无半衰期可言无半衰期可言.第10页 第10页 3.确定衰变次数的方法确定衰变次数的方法设放射性元素设放射性元素AZX,经过经过n次次衰变和衰变和m次次衰变后衰变后,变成稳定的新元素变成稳定的新元素AZY,则表则表示该核反应的方程为示
7、该核反应的方程为:AZXAZY+n42He+m 0-1e根据电荷数守恒和质量数守恒根据电荷数守恒和质量数守恒,可得可得A=A+4nZ=Z+2n-m联立以上两式得联立以上两式得n=m=+Z-Z.确定衰变次数确定衰变次数,往往是由质量数的改变先确定往往是由质量数的改变先确定衰变的次数衰变的次数,因为因为衰变对质量衰变对质量数无影响数无影响,然后再根据电荷数守恒然后再根据电荷数守恒,确定确定衰变的次数衰变的次数,这种方法比较简捷这种方法比较简捷,同同学们可以通过练习熟练掌握学们可以通过练习熟练掌握.第11页 第11页 典例分析典例分析一一 对原子核衰变规律的应用对原子核衰变规律的应用例例1:放射性元
8、素放射性元素232 90Th,经过经过_次次衰变和衰变和_次次衰变成了稳定的元素衰变成了稳定的元素208 82Pb.第12页 第12页 解析解析:方法一方法一,由于由于衰变不会引起质量数的减小衰变不会引起质量数的减小,故可先根据故可先根据质量数守恒来确定质量数守恒来确定衰变的次数衰变的次数n则则次次再结合核电荷数守恒来确定再结合核电荷数守恒来确定衰变的次数衰变的次数,每经过一次每经过一次衰变衰变电荷数增加电荷数增加1,每经过一次每经过一次衰变电荷数减小衰变电荷数减小2,设经过了设经过了m次次的的衰变衰变,则则第13页 第13页 方法二方法二:设经过了设经过了n次次衰变衰变,经过了经过了m次次衰
9、变衰变根据质量数和电荷数守恒根据质量数和电荷数守恒,列方程如下列方程如下:232=208+4n90=82+2n-m联立以上两式解得联立以上两式解得n=6,m=4答案答案:6 4第14页 第14页 巩固练习巩固练习1:(2008重庆高考重庆高考)放射性同位素钍放射性同位素钍232经经 衰变会生衰变会生成氡成氡,其衰变方程为其衰变方程为23290Th22086Rn+x+y,则则()A.x=1,y=3 B.x=2,y=3C.x=3,y=1 D.x=3,y=2第15页 第15页 解析解析:由衰变规律可知由衰变规律可知,衰变不影响质量数的变化衰变不影响质量数的变化,所以质量所以质量数的变化由数的变化由衰
10、变的次数决定衰变的次数决定,由由23290Th变为变为22086Rn,质量质量数减少了数减少了232-220=12,每一次每一次衰变质量数减少衰变质量数减少4,因此因此,衰衰变的次数为变的次数为3次次;3次次衰变电荷数减少了衰变电荷数减少了32=6个个,而现在只而现在只减少了减少了90-86=4个个,所以有所以有2次次衰变衰变,故故x=3,y=2,D选项正确选项正确.答案答案:D第16页 第16页 二二 有关半衰期的应用有关半衰期的应用例例2:为测定某水库的存水量为测定某水库的存水量,将一瓶放射性同位素溶液倒入水将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中库中,已知这杯溶液每分钟衰变已知这杯溶液每分钟衰变
11、8107次次,这种同位素半衰期这种同位素半衰期为为2天天,10天后从水库中取出天后从水库中取出1 m3的水的水,并测得每分钟衰变并测得每分钟衰变10次次,求水库的存水量是多少求水库的存水量是多少?第17页 第17页 解析解析:每分钟的衰变次数与所取水的质量成正比每分钟的衰变次数与所取水的质量成正比,与放射同位素的与放射同位素的质量也成正比质量也成正比,设水库存水量为设水库存水量为x m3则经则经10天后水库中每分钟天后水库中每分钟总的衰变次数为总的衰变次数为10 x.经经10天后剩余放射性同位素的质量为天后剩余放射性同位素的质量为m0原来放入水库中放射性同位素的质量为原来放入水库中放射性同位素
12、的质量为m,则则(1)由衰变由衰变 半衰期半衰期m0=(2)其中其中t=10天天 T=2天天联立以上联立以上(1)(2)两式得两式得x=()58107/10=2.5105 m3.答案答案:2.5105 m3第18页 第18页 巩固练习巩固练习2:A B两种放射性元素的半衰期分别为两种放射性元素的半衰期分别为T1和和T2,t=T15T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等时间后测得这两种放射性元素的质量相等,那么那么它们原来的质量之比它们原来的质量之比mAmB=_.解析解析:设设t时间后放射性元素的质量为时间后放射性元素的质量为m,由衰变规律可知由衰变规律可知m=mA=mB,解得解得=2(T2-
13、T1).答案答案:2(T2-T1)第19页 第19页 梯度练习梯度练习基础强化基础强化1.下列有关半衰期的说法中正确的是下列有关半衰期的说法中正确的是()A.放射性元素的半衰期越短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表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短,衰衰变速度越快变速度越快B.放射性元素的样品不断衰变放射性元素的样品不断衰变,随着剩下未衰变的原子核减少随着剩下未衰变的原子核减少,半衰期也变长半衰期也变长C.把放射性元素放在闭封的容器中把放射性元素放在闭封的容器中,可以减慢放射性元素的衰变速度可以减慢放射性元素的衰变速度D.降低温度和增大压强降低温度和增大压强,让
14、该元素与其他物质形成化合物让该元素与其他物质形成化合物,均可减小衰变速度均可减小衰变速度答案答案:A第20页 第20页 2.如果某种元素发生如果某种元素发生衰变衰变,则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是()A.质量数发生变化质量数发生变化B.质子数增加质子数增加1,中子数不变中子数不变C.质子数不变质子数不变,中子数增加中子数增加D.质子数增加质子数增加,中子数减少中子数减少第21页 第21页 解析解析:由于原子核放出一个高速电子由于原子核放出一个高速电子,对质量的影响非常小对质量的影响非常小,质质量数不发生变化量数不发生变化,A错误错误;原子核内放的电子是来自原子核原子核内放的电子是来自
15、原子核内中子释放一个电子而转变为一个质子的反应内中子释放一个电子而转变为一个质子的反应,因此因此,质子质子数增加中子数减少数增加中子数减少,核子数保持不变核子数保持不变,故故D选项正确选项正确,B C选选项错误项错误.答案答案:D第22页 第22页 3.关于半衰期关于半衰期,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.放射样品的质量减少一半所用的时间放射样品的质量减少一半所用的时间B.放射性元素的质量减少一半所用的时间放射性元素的质量减少一半所用的时间C.放射性元素的原子核减少一半所用的时间放射性元素的原子核减少一半所用的时间D.放射样品的原子核减少一半所用的时间放射样品的原子核减少一半所用的时间
16、第23页 第23页 解析解析:由半衰期的定义可知由半衰期的定义可知,半衰期指的是某种放射性元素半衰期指的是某种放射性元素,有有半数衰变为新原子核所用的时间半数衰变为新原子核所用的时间,并非样品中所有原子核都并非样品中所有原子核都减半减半,故故B C选项正确选项正确.答案答案:BC第24页 第24页 4.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.射线和射线和射线都是电磁波射线都是电磁波B.射线为原子核内的中子变成质子射线为原子核内的中子变成质子,放出电子形成的电子流放出电子形成的电子流C.用加温用加温 加压或改变化学状态的方法都不能改变原子核衰加压或改变化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期变的半衰期D.原子核经衰变生成新核原子核经衰变生成新核,新核的质量等于原核的质量新核的质量等于原核的质量答案答案:BC第25页 第25页 5.近段时间近段时间,朝鲜的朝鲜的“核危机核危机”引起了全球的瞩目引起了全球的瞩目,其焦其焦点问题是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆点问题是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆.重水重水堆核电站在发电的同时还可以产生出可供研究核堆核电站在发电的同时还可以产生出可供研究核武
