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2 放射性元素的衰變,主題1 原子核的衰變 研讀教材自主認(rèn)知 1.原子核衰變的定義:原子核放出_______粒子,由于_________變了, 它在元素周期表中的位置就變了,變成另一種_______。我們把這種變 化稱為_____________。,α或β,核電荷數(shù),原子核,原子核的衰變,2.原子核衰變的種類: (1)α衰變:放出_______的衰變叫作α衰變。 鈾238核放出一個(gè)α粒子后,核的質(zhì)量數(shù)______,核電荷數(shù)______,變 成新核——釷234核。 衰變方程式:,α粒子,減少4,減少2,(2)β衰變:放出_______的衰變叫作β衰變。釷234核也具有放射性, 它能放出一個(gè)β粒子而變成 衰變方程式 3.原子核衰變的規(guī)律:原子核衰變時(shí)_______和_______都守恒。,β粒子,電荷數(shù),質(zhì)量數(shù),合作探究核心歸納,伴隨著天然放射現(xiàn)象,一直發(fā)生著衰變。請(qǐng)結(jié)合兩種衰變的示意圖思考下列問題:,(1)原子核輻射射線會(huì)發(fā)生什么變化? 提示:天然放射性元素的原子核輻射α或β射線,原子核的核電荷數(shù)就發(fā)生了變化,變成了另一種原子核,也就是原子核發(fā)生了衰變。,(2)原子核衰變過程中符合哪些規(guī)律?發(fā)生α衰變時(shí),原子核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)發(fā)生了怎樣的變化? 提示:原子核的衰變符合質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。α粒子的質(zhì)量數(shù)是4,電荷數(shù)是2,所以發(fā)生α衰變的原子核的質(zhì)量數(shù)減少4,電荷數(shù)減少2,新核在元素周期表中的位置向前提了兩位,核反應(yīng)方程為,(3)發(fā)生β衰變的原子核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)發(fā)生了怎樣的變化?β衰變 時(shí)的核電荷數(shù)為什么會(huì)增加?釋放的電子從哪里來的? 提示:β粒子的質(zhì)量數(shù)是0,電荷數(shù)是-1,所以發(fā)生β衰變的原子核質(zhì)量 數(shù)不變,電荷數(shù)增加1,新核在元素周期表中的位置向前進(jìn)一位,核反應(yīng) 方程為 原子核內(nèi)雖然沒有電子,但核內(nèi)的質(zhì)子和中子 是可以相互轉(zhuǎn)化的,當(dāng)核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí),同時(shí)要產(chǎn)生一個(gè)電子 并從核內(nèi)釋放出來,就形成了β衰變,從而新核少了一個(gè)中子,但增加 了一個(gè)質(zhì)子,核電荷數(shù)增加,并輻射出來一個(gè)電子。,(4)原子核發(fā)生衰變的實(shí)質(zhì)是什么? 提示:α衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子放射出來,β衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子放射出來?？梢?放射出的α粒子和β粒子是原子核內(nèi)的質(zhì)子或中子轉(zhuǎn)化而成的。,【歸納總結(jié)】 1.α衰變的實(shí)質(zhì):在放射性元素的原子核中,2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合得 比較緊密,有時(shí)會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核中拋射出來,這就是放 射性元素發(fā)生的α衰變,其反應(yīng)式為 2.β衰變的實(shí)質(zhì):原子核里雖然沒有電子,但是核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)化成 質(zhì)子和電子,產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來,這就是β衰變,其反應(yīng)式為,過關(guān)小練即時(shí)應(yīng)用 1.(2015北京高考)下列核反應(yīng)方程中,屬于α衰變的是( ),【解析】選B。選項(xiàng)A是人工核反應(yīng),選項(xiàng)B是α衰變,選項(xiàng)C是核聚變,選項(xiàng)D是β衰變,選項(xiàng)B正確。,2.(2015宿遷高二檢測)原子核 經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍?繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍? 再經(jīng)放射性衰變③變 為原子核 放射性衰變①、②和③依次為( ) A．α衰變、β衰變和β衰變 B．β衰變、β衰變和α衰變 C．β衰變、α衰變和β衰變 D．α衰變、β衰變和α衰變,【解析】選A。 ，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，說明①為 α衰變。 ，質(zhì)子數(shù)加1，說明②為β衰變，中子轉(zhuǎn)化 成質(zhì)子。 ，質(zhì)子數(shù)加1，說明③為β衰變，中子轉(zhuǎn)化 成質(zhì)子，A正確。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.(多選)元素X是放射性元素Y的同位素,X與Y分別進(jìn)行了這樣的衰變 過程: 則下列敘述中,正確的是( ) A.Q和S是同位素 B.X和R的原子序數(shù)相同 C.X和R的質(zhì)量數(shù)相同 D.R的質(zhì)子數(shù)多于上述任一元素的質(zhì)子數(shù),【解析】選A、D。X和Y是同位素,Q和S是它們發(fā)生了一次α衰變和一次β衰變的產(chǎn)物,它們的質(zhì)子數(shù)相同,故為同位素,A項(xiàng)正確;R是Y發(fā)生一次β衰變的產(chǎn)物,它的原子序數(shù)比Y多1,質(zhì)量數(shù)與Y相同,D正確;X與Y的原子序數(shù)相同,質(zhì)量數(shù)不同,故X與R原子序數(shù)不同,質(zhì)量數(shù)也不同,B、C錯(cuò)誤。,2. 核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)? 核,問: (1)一共經(jīng)過幾次α衰變和幾次β衰變? (2) 相比,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少多少? (3)綜合寫出這一衰變過程的方程。,【解題探究】(1)衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。 (2)根據(jù)每發(fā)生一次α衰變原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2,每發(fā)生一次β衰變原子核的中子數(shù)減少1,質(zhì)子數(shù)增加1。,【解析】(1)設(shè) 衰變?yōu)? 經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變。由質(zhì) 量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得238=206+4x① 92=82+2x-y② 聯(lián)立①②解得x=8,y=6,即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變。 (2)由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2,每發(fā)生一次β衰 變中子數(shù)減少1,而質(zhì)子數(shù)增加1,故 質(zhì)子數(shù)少10,中子數(shù)少 22。 (3)核反應(yīng)方程為 答案:(1)8 6 (2)10 22 (3)見解析,【通法悟道】確定衰變次數(shù)的兩種方法 (1)根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒求解:設(shè)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 則衰變方程為 根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程: A=A′+4n,Z=Z′+2n-m 以上兩式聯(lián)立解得:,(2)根據(jù)衰變規(guī)律求解:因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無影響,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)。,主題2 半衰期 研讀教材自主認(rèn)知 1.定義:放射性元素的原子核有_____發(fā)生衰變所需的時(shí)間。 2.決定因素:放射性元素衰變的快慢是由___________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。不同的放射性元素,半 衰期_____。 3.應(yīng)用:利用半衰期非常_____這一特點(diǎn),可以測量其衰變程度,推斷 時(shí)間。,半數(shù),核內(nèi)部自身,不同,穩(wěn)定,合作探究核心歸納 1.半衰期的含義是什么?它是怎么得到的?對(duì)于某個(gè)或選定的幾個(gè)原子核什么時(shí)候發(fā)生衰變能否根據(jù)半衰期算出? 提示:(1)半衰期是某種放射性元素的大量的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間,是通過大量統(tǒng)計(jì)規(guī)律總結(jié)得到的。 (2)對(duì)于某個(gè)或幾個(gè)特定的原子核的衰變時(shí)間是不能預(yù)測的。,2.半衰期的應(yīng)用:半衰期的公式及意義是什么?如何根據(jù)半衰期推算放 射性元素的剩余質(zhì)量或根據(jù)剩余質(zhì)量推算衰變的時(shí)間? 提示:半衰期的公式為N余= 式中N0表示核的個(gè)數(shù),此式也可以 演變成m余= 式中m0表示放射性物質(zhì)的質(zhì)量。,3.什么因素能影響放射性元素的半衰期?能否通過增大壓強(qiáng)或提高溫度的方法加快某種放射性元素衰變的速度? 提示:(1)放射性元素衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定。跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)。 (2)不能通過增大壓強(qiáng)或提高溫度的方法加快某種放射性元素的衰變速度,也不能通過物理或化學(xué)的方法減緩放射性元素的衰變速度。,【歸納總結(jié)】 1.半衰期: (1)意義:表示放射性元素衰變快慢的物理量。 (2)適用條件:是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)某幾個(gè)特定的原子核不符合此規(guī)律。 (3)相關(guān)因素:它是由元素的原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的,不受外部物理和化學(xué)環(huán)境的影響。,2.半衰期公式:N余= m余= 式中N0、m0表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量,N余、m余表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數(shù)和質(zhì)量,t表示衰變時(shí)間,T表示半衰期。,過關(guān)小練即時(shí)應(yīng)用 1.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,【解析】選A。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,則衰變越快,故A正確;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),B、C、D錯(cuò)誤。,2.(多選)(2015山東高考)14C發(fā)生放射性衰變成為14N,半衰期約5700年。已知植物存活期間,其體內(nèi)14C與12C的比例不變;生命活動(dòng)結(jié)束后,14C的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過測量得知,某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是( ) A.該古木的年代距今約5700年 B.12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C.14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 D.增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變,【解析】選A、C。剩余的碳14占 表明經(jīng)過了一個(gè)半衰期,A正確;碳14、13、12的質(zhì)子數(shù)相同,質(zhì)量數(shù)不同,中子數(shù)不同,B錯(cuò)誤;碳14變?yōu)榈?4,質(zhì)量數(shù)未變,放出的是電子流,即β射線,C正確;半衰期不受外界環(huán)境影響,D錯(cuò)誤。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.(2014重慶高考)碘131的半衰期約為8天,若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131,經(jīng)過32天后,該藥物中碘131的含量大約還有( ),【解析】選C。由原子核的衰變公式m余=m( )n,其中 為衰變的次數(shù),解得m余= ,故選C。,2.14C測年法是利用14C衰變規(guī)律對(duì)古生物進(jìn)行年代測定的方法。若以橫坐標(biāo)t表示時(shí)間,縱坐標(biāo)m表示任意時(shí)刻14C的質(zhì)量,m0為t=0時(shí)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。由半衰期公式mt=m0 并結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)可知C答案正 確。,