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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,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α粒子后,核的質量數______,核電荷數______,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_______和_______都守恒。,β粒子,電荷數,質量數,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。請結合兩種衰變的示意圖思考下列問題:,(1)原子核輻射射線會發(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,原子核的電荷數和質量數發(fā)生了怎樣的變化? 提示:原子核的衰變符合質量數守恒和電荷數守恒。α粒子的質量數是4,電荷數是2,所以發(fā)生α衰變的原子核的質量數減少4,電荷數減少2,新核在元素周期表中的位置向前提了兩位,核反應方程為,(3)發(fā)生β衰變的原子核的電荷數和質量數發(fā)生了怎樣的變化?β衰變 時的核電荷數為什么會增加?釋放的電子從哪里來的? 提示:β粒子的質量數是0,電荷數是-1,所以發(fā)生β衰變的原子核質量 數不變,電荷數增加1,新核在元素周期表中的位置向前進一位,核反應 方程為 原子核內雖然沒有電子,但核內的質子和中子 是可以相互轉化的,當核內的中子轉化為質子時,同時要產生一個電子 并從核內釋放出來,就形成了β衰變,從而新核少了一個中子,但增加 了一個質子,核電荷數增加,并輻射出來一個電子。,(4)原子核發(fā)生衰變的實質是什么? 提示:α衰變的實質是原子核內的2個質子和2個中子結合成一個α粒子放射出來,β衰變的實質是原子核內的中子轉化為一個質子和一個電子放射出來?？梢?放射出的α粒子和β粒子是原子核內的質子或中子轉化而成的。,【歸納總結】 1.α衰變的實質:在放射性元素的原子核中,2個質子和2個中子結合得 比較緊密,有時會作為一個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,其反應式為 2.β衰變的實質:原子核里雖然沒有電子,但是核內的中子可以轉化成 質子和電子,產生的電子從核內發(fā)射出來,這就是β衰變,其反應式為,過關小練即時應用 1.(2015北京高考)下列核反應方程中,屬于α衰變的是( ),【解析】選B。選項A是人工核反應,選項B是α衰變,選項C是核聚變,選項D是β衰變,選項B正確。,2.(2015宿遷高二檢測)原子核 經放射性衰變①變?yōu)樵雍?繼而經放射性衰變②變?yōu)樵雍? 再經放射性衰變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。 ，質量數少4，電荷數少2，說明①為 α衰變。 ，質子數加1，說明②為β衰變，中子轉化 成質子。 ，質子數加1，說明③為β衰變，中子轉化 成質子，A正確。,【補償訓練】 1.(多選)元素X是放射性元素Y的同位素,X與Y分別進行了這樣的衰變 過程: 則下列敘述中,正確的是( ) A.Q和S是同位素 B.X和R的原子序數相同 C.X和R的質量數相同 D.R的質子數多于上述任一元素的質子數,【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衰變的產物,它們的質子數相同,故為同位素,A項正確;R是Y發(fā)生一次β衰變的產物,它的原子序數比Y多1,質量數與Y相同,D正確;X與Y的原子序數相同,質量數不同,故X與R原子序數不同,質量數也不同,B、C錯誤。,2. 核經一系列的衰變后變?yōu)? 核,問: (1)一共經過幾次α衰變和幾次β衰變? (2) 相比,質子數和中子數各少多少? (3)綜合寫出這一衰變過程的方程。,【解題探究】(1)衰變過程中質量數守恒和電荷數守恒。 (2)根據每發(fā)生一次α衰變原子核的質子數和中子數均減少2,每發(fā)生一次β衰變原子核的中子數減少1,質子數增加1。,【解析】(1)設 衰變?yōu)? 經過x次α衰變和y次β衰變。由質 量數守恒和電荷數守恒可得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衰變質子數和中子數均減少2,每發(fā)生一次β衰 變中子數減少1,而質子數增加1,故 質子數少10,中子數少 22。 (3)核反應方程為 答案:(1)8 6 (2)10 22 (3)見解析,【通法悟道】確定衰變次數的兩種方法 (1)根據電荷數和質量數守恒求解:設放射性元素 經過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 根據電荷數和質量數守恒可列方程: A=A′+4n,Z=Z′+2n-m 以上兩式聯(lián)立解得:,(2)根據衰變規(guī)律求解:因為β衰變對質量數無影響,先由質量數的改變確定α衰變的次數,然后再根據衰變規(guī)律確定β衰變的次數。,主題2 半衰期 研讀教材自主認知 1.定義:放射性元素的原子核有_____發(fā)生衰變所需的時間。 2.決定因素:放射性元素衰變的快慢是由___________的因素決定的, 跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件沒有關系。不同的放射性元素,半 衰期_____。 3.應用:利用半衰期非常_____這一特點,可以測量其衰變程度,推斷 時間。,半數,核內部自身,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?對于某個或選定的幾個原子核什么時候發(fā)生衰變能否根據半衰期算出? 提示:(1)半衰期是某種放射性元素的大量的原子核有半數發(fā)生衰變所需要的時間,是通過大量統(tǒng)計規(guī)律總結得到的。 (2)對于某個或幾個特定的原子核的衰變時間是不能預測的。,2.半衰期的應用:半衰期的公式及意義是什么?如何根據半衰期推算放 射性元素的剩余質量或根據剩余質量推算衰變的時間? 提示:半衰期的公式為N余= 式中N0表示核的個數,此式也可以 演變成m余= 式中m0表示放射性物質的質量。,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部因素決定。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、化合物)無關。 (2)不能通過增大壓強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的方法減緩放射性元素的衰變速度。,【歸納總結】 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:是一個統(tǒng)計規(guī)律,對某幾個特定的原子核不符合此規(guī)律。 (3)相關因素:它是由元素的原子核內部結構決定的,不受外部物理和化學環(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和質量,N余、m余表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數和質量,t表示衰變時間,T表示半衰期。,過關小練即時應用 1.下列有關半衰期的說法正確的是( ) A.放射性元素的半衰期越短,表明有半數原子核發(fā)生衰變所需的時間越短,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,讓該元素與其他物質形成化合物,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發(fā)生衰變所需的時間,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、化學狀態(tài)無關,B、C、D錯誤。,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14C與12C的比例不變;生命活動結束后,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 C.14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 D.增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變,【解析】選A、C。剩余的碳14占 表明經過了一個半衰期,A正確;碳14、13、12的質子數相同,質量數不同,中子數不同,B錯誤;碳14變?yōu)榈?4,質量數未變,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錯誤。,【補償訓練】 1.(2014重慶高考)碘131的半衰期約為8天,若某藥物含有質量為m的碘131,經過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,解得m余= ,故選C。,2.14C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的質量,m0為t=0時14C的質量。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 并結合數學知識可知C答案正 確。,