第十九章第二节放射性元素的衰变文档格式.docx
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在放射性元素的原子核中,两个质子和两个中子结合得比较牢固,会作为一个整体从放射性元素原子核中抛射出来,即为放射性元素发生的α衰变(2
H+2
n→
He).α衰变后生成的新元素的原子核,其核电荷数比衰变前少2,在元素周期表中的位置向前移动两位.
2.β衰变的实质:
原子核内的一个中子转化为一个质子,放出一个电子,即
H+
e.β衰变后生成的新元素的原子核,其核电荷数比衰变前增加1,在元素周期表中的位置向后移一位.
1.
(1)原子核发生衰变,变成了一种新的原子核.( )
(2)原子核衰变时质量是守恒的.( )
(3)β衰变时放出的电子就是核外电子.( )
提示:
(1)√
(2)×
(3)×
二、半衰期(阅读教材P71~P72)
1.定义:
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间.
2.特点
(1)不同的放射性元素,半衰期不同,甚至差别非常大.
(2)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.应用
利用半衰期非常稳定这一特点,可以通过测量其衰变程度来推断时间.
半衰期是一个统计概念,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.
2.
(1)半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢.( )
(2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律.( )
(3)对放射性元素加热时,其半衰期缩短.( )
(1)√
(2)√ (3)×
原子核的衰变
1.衰变方程
X→
Y+
He.
e.
2.衰变方程的书写特点
(1)核反应过程一般是不可逆的,所以核反应只能用箭头,不能用等号.
(2)核反应的生成物一定要以实验为基础,不能凭空只依据两个守恒而杜撰出不符合实际的生成物来书写核反应方程.
(3)核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒,核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出核能.
(4)当放射性物质发生连续衰变时,原子核中有的发生α衰变,有的发生β衰变,同时伴随着γ辐射.
——————————(自选例题,启迪思维)
1.关于天然放射现象,下列说法正确的是( )
A.α射线是由氦原子核衰变产生
B.β射线是由原子核外电子电离产生
C.γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D.通过化学反应不能改变物质的放射性
[解析] α、β射线是天然放射性元素原子核衰变时产生的.γ射线是核反应过程中发生质量亏损时释放出来的,故A、B、C三项错.放射性是核本身的一种性质,故D项正确.
[答案] D
2.(2015·
广州高二检测)原子核
U经放射性衰变①变为原子核
Th,继而经放射性衰变②变为原子核
Pa,再经放射性衰变③变为原子核
U,放射性衰变①、②和③依次为( )
A.α衰变、β衰变和β衰变
B.β衰变、α衰变和β衰变
C.β衰变、β衰变和α衰变
D.α衰变、β衰变和α衰变
[思路探究]
(1)α、β衰变遵循什么规律?
(2)每发生一次α衰变,质子数、中子数如何变化?
β衰变呢?
[解析]
U
Th,质量数少4,电荷数少2,说明①为α衰变.
Th
Pa,质子数加1,质量数不变,说明②为β衰变,中子转化成质子.
Pa
U,质子数加1,质量数不变,说明③为β衰变,中子转化成质子.故选A.
[答案] A
3.表示放射性元素碘131(
I)β衰变的方程是( )
A.
I→
Sb+
He B.
Xe+
e
C.
I+
nD.
Te+
H
[解析] 本题考查了核反应方程的两个守恒特点.A选项不是β衰变过程,故A错误;
β衰变的特点是放出电子,而B选项既满足质量数守恒又满足电荷数守恒,故B正确;
C、D中放出的是中子和质子,不符合β衰变的特点.
[答案] B
[借题发挥] 衰变规律:
(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.
(2)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2.
(3)每发生一次β衰变中子数减少1,质子数增加1.
(4)确定衰变次数时,一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数,这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响,然后再根据衰变规律确定β衰变的次数.
对半衰期的理解
1.半衰期公式
N余=N原
,m余=m原
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期.
2.影响因素:
放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关.
1.放射性元素氡(
Rn)经α衰变成为钋(
Po),半衰期约为3.8天;
但勘测表明,经过漫长的地质年代后,目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素
Rn的矿石,其原因是( )
A.目前地壳中的
Rn主要来自于其他放射性元素的衰变
B.在地球形成的初期,地壳中元素
Rn的含量足够高
C.当衰变产物
Po积累到一定量以后,
Po的增加会减慢
Rn的衰变进程
D.
Rn主要存在于地球深处的矿石中,温度和压力改变了它的半衰期
[解析] 从衰变及半衰期角度分析,各种不同元素的衰变不断发生,而
Rn的半衰期较短,衰变速度较快,因此目前地壳中的
Rn不是因为原来含量高而是由其他元素衰变生成的,选项A正确,选项B错误;
放射性元素的半衰期只由原子核本身决定,与其他因素无关,选项C、D错误.
[答案] A
2.(2014·
高考江苏卷)氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤.它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是
Rn→
Po+________.已知
Rn的半衰期约为3.8天,则约经过________天,16g的
Rn衰变后还剩1g.
[思路探究]
(1)书写衰变方程时应注意什么?
(2)16g的
Rn衰变后还剩1g需要几个半衰期?
[解析] 根据质量数守恒和电荷数守恒可知,衰变方程为
Po+
根据衰变公式m余=m原
,得1=16×
,解得t=15.2天.
[答案]
He(或α) 15.2
典型问题——衰变次数的计算方法
[范例]
U经过m次α衰变和n次β衰变,变成
Pb,则( )
A.m=7,n=3 B.m=7,n=4
C.m=14,n=9D.m=14,n=18
[解析] 原子核经过一次α衰变,放出一个
He,其质子数减小2,质量数减小4,经过一次β衰变,放出一个电子,质子数增加1,质量数不变.由
U变为
Pb,质子数减小了10,质量数减少了28,故可列方程-2m+n=-10,-4m=-28,解得m=7,n=4.
[借题发挥] 设放射性元素
X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素
Y,则衰变方程为
X→
Y+n
He+m
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程
A=A′+4n,Z=Z′+2n-m
以上两式联立解得:
n=
,m=
+Z′-Z.
天然放射性元素
Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后,变成
Pb(铅).下列论断中正确的是( )
A.衰变的过程共有6次α衰变和4次β衰变
B.铅核比钍核少8个质子
C.β衰变所放出的电子来自原子核外轨道
D.钍核比铅核多24个中子
解析:
选AB.由于β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α衰变的次数为:
x=
=6,再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数应满足:
2x-y=90-82=8,y=2x-8=4.钍232核中的中子数为232-90=142,铅208核中的中子数为208-82=126,所以钍核比铅核多16个中子,铅核比钍核少8个质子.由于物质的衰变与元素的化学状态无关,所以β衰变所放出的电子来自原子核内
e,所以选项A、B正确.
[随堂达标]
1.关于天然放射现象,下列说法正确的是( )
A.放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期
B.放射性物质放出的射线中,α粒子动能很大,因此贯穿物质的本领很强
C.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时,将发生β衰变
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γ射线
选D.半衰期的概念是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间,而不是原子核内的核子半数发生衰变所需的时间,选项A错误;
放射性物质放出的射线中,α粒子的动能很大,但由于它与外界物质的原子核碰撞时很容易损失能量,因此它贯穿物质的本领很小,选项B错误;
放射性元素发生衰变是因为原子核不稳定所引起的,与核外电子的能量高低无关,选项C错误;
放射性元素发生衰变后的新核从高能级向低能级跃迁时会以光子的形式放出能量,γ射线即为高能的光子流,选项D正确.
2.关于原子核的衰变和半衰期,下列说法正确的是( )
A.半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间
B.半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间
C.发生α衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向后移动2位
D.发生β衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向后移动1位
选BD.由半衰期的定义可知,A错,B对.由α衰变和β衰变的实质可知,C错,D对.
3.核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137,碘131的半衰期约为8天,会释放β射线;
铯137是铯133的同位素,半衰期约为30年,发生衰变时会辐射γ射线.下列说法正确的是( )
A.碘131释放的β射线由氦核组成
B.铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C.与铯137相比,碘131衰变更慢
D.铯133和铯137含有相同的质子数
选D.β射线是电子流,A选项错误;
根据电磁波谱,γ光子的频率高于可见光的频率,因此γ光子的能量大于可见光的能量,B选项错误;
半衰期越短,衰变越快,C选项错误;
铯133和铯137原子序数相同,含有相同的质子数,D选项正确.
4.(2014·
高考重庆卷)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.
C.
D.
选C.经过32天即4个半衰期,碘131的含量变为m′=
=
,C项正确.
5.(选做题)(2015·
高考北京卷)实验
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- 第十九 第二 放射性元素 衰变