專題5.2放射性元素的衰變（十一大題型）知識點(diǎn)1原子核的衰變和半衰期知識點(diǎn)2核反應(yīng)知識點(diǎn)3放射性同位素及其應(yīng)用和輻射與安全題型一：α衰變的特點(diǎn)、本質(zhì)及其方程的寫法題型二：β衰變的特點(diǎn)、本質(zhì)及其方程的寫法題型三：計(jì)算發(fā)生α衰變和β衰變的次數(shù)題型四：半衰期的概念題型五：半衰期相關(guān)的計(jì)算題型六：發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子的核反應(yīng)題型七：根據(jù)條件寫出核反應(yīng)方程題型八：人工放射性同位素題型九：理解同位素題型十：放射性同位素的應(yīng)用題型十一：核輻射和安全作業(yè)鞏固訓(xùn)練原子核的衰變和半衰期原子核的衰變和半衰期知識點(diǎn)1一、原子核的衰變1、定義原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子，而變成另一種原子核的變化。2、衰變類型α衰變：原子核放出α粒子的衰變．進(jìn)行α衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，eq\o\al(238,92)U的α衰變方程：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。β衰變：原子核放出β粒子的衰變．進(jìn)行β衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)加1，eq\o\al(234,90)Th的β衰變方程：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e。3、原子核衰變的理解衰變類型α衰變β衰變衰變方程eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(A,Z)X→AZ＋1Y＋eq\o\al(0,－1)e衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成氦核2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e典型方程eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒4、確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧方法：設(shè)放射性元素eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素eq\o\al(A′,Z′)Y，則衰變方程為：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e。根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程，得A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m。聯(lián)立以上兩式，解得：n＝eq\f(A－A′,4)，m＝eq\f(A－A′,2)＋Z′－Z。技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?shù)多少對質(zhì)量數(shù)沒有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。二、半衰期1、定義放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。2、意義描述放射性元素衰變的快慢。3、特點(diǎn)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差別非常大。放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。4、公式5、適用條件半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對于一個(gè)特定的原子核，無法確定其何時(shí)發(fā)生衰變，半衰期只適用于大量的原子核。6、應(yīng)用利用半衰期非常穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以測算其衰變過程，推算時(shí)間等?！疽谆煲族e警示】方程書寫注意事項(xiàng)：①核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)而釋放出核能；②當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴有γ射線，這時(shí)可連續(xù)放出三種射線；③核反應(yīng)過程一般是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接。半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強(qiáng)、溫度、環(huán)境)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)。半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，個(gè)別原子核經(jīng)多長時(shí)間衰變無法預(yù)測，對個(gè)別或極少數(shù)原子核，無半衰期可言。題型一：α衰變的特點(diǎn)、本質(zhì)及其方程的寫法A．γ射線帶負(fù)電 B．y=206題型二：β衰變的特點(diǎn)、本質(zhì)及其方程的寫法A．X為電子，是在核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子的過程中產(chǎn)生的B．X為電子，是在核內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子的過程中產(chǎn)生的C．X為質(zhì)子，是由核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化而來的D．X為中子，是由核內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)化而來的題型三：計(jì)算發(fā)生α衰變和β衰變的次數(shù)題型四：半衰期的概念【典例14】已知镅241單質(zhì)的半衰期為432天，而報(bào)警器的輻射源常常使用化合物二氧化镅，二氧化镅的半衰期（）A．大于432天 B．等于432天 C．小于432天 D．無法確定【變式14】將一塊放射性物質(zhì)放入上端開孔的鉛盒中，再將鉛盒放在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)發(fā)出的三種射線發(fā)生如圖所示偏轉(zhuǎn)，下列說法正確的是（）A．甲射線是高速電子流B．乙射線常用于常規(guī)人體透視C．三種射線中丙射線的貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)D．一個(gè)半衰期后，鉛盒中物質(zhì)的質(zhì)量為剛放入時(shí)的一半題型五：半衰期相關(guān)的計(jì)算A． B． C． D．【變式15】考古學(xué)家在地下發(fā)現(xiàn)一塊距今約28650年的古榆木，測得其中碳14含量是現(xiàn)代榆木的。下列判斷正確的是（）A．碳14的半衰期約為7162年B．升高溫度可以減小碳14的半衰期C．增大壓強(qiáng)可以減小碳14的半衰期D．碳14酸鋇（BaC14）中的碳14與單質(zhì)碳14的半衰期相同核反應(yīng)核反應(yīng)知識點(diǎn)2一、核反應(yīng)1、定義原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核或者發(fā)生狀態(tài)變化的過程。2、原子核的人工轉(zhuǎn)變條件：用α粒子、質(zhì)子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。實(shí)質(zhì)：用粒子轟擊原子核并不是粒子與原子核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內(nèi)部使原子核發(fā)生了轉(zhuǎn)變。規(guī)律：反應(yīng)前、后電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒。盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H。查德威克發(fā)現(xiàn)中子：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n?！疽谆煲族e警示】核反應(yīng)方程的書寫：熟記常見粒子的符號是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-10e)、正電子(掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)。由于核反應(yīng)不可逆，因此書寫核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向。核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。題型六：發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子的核反應(yīng)A．質(zhì)子 B．電子 C．中子 D．粒子A．正電子 B．中子C．氘核 D．氦核題型七：根據(jù)條件寫出核反應(yīng)方程A．正電子 B．中子 C．氘核 D．氦核A． B． C． D．放射性同位素及其應(yīng)用和輻射與安全放射性同位素及其應(yīng)用和輻射與安全知識點(diǎn)3一、放射性同位素的應(yīng)用1、利用放射性同位素放出的射線探傷：射線穿透金屬部件時(shí)，如果遇到砂眼、裂痕等傷痕，接收到的射線將與正常處不同，因此可利用放射性同位素放出射線探傷。②測厚：射線穿透某些物質(zhì)的本領(lǐng)與物質(zhì)的厚度、密度有關(guān)，因此可用射線來檢查某些產(chǎn)品的厚度，技術(shù)上可用作自動控制。③利用射線電離能力，可以使空氣電離，除去紡織車間的靜電，或制成報(bào)警器。④利用射線照射，可以殺死癌細(xì)胞，用以治?。挥蒙渚€照射植物，引起植物變異，用以育種等。2、做示蹤原子由于放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)，如果在某種元素里摻進(jìn)一些放射性同位素，那么元素?zé)o論走到哪里，它的放射性同位素也經(jīng)過同樣的過程．而放射性元素不斷地放出射線，再用儀器探測這些射線，即可知道元素的行蹤，這種用途的放射性同位素叫示蹤原子。二、輻射與安全1、放射性的危害射線具有一定的能量，對物體具有不同的穿透能力和電離能力，從而使物體或機(jī)體發(fā)生一些物理和化學(xué)變化．如果人體受到長時(shí)間大劑量的射線照射，就會使細(xì)胞器官組織受到損傷，破壞人體DNA分子結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至?xí)l(fā)癌癥，或者造成下一代遺傳上的缺陷，過度照射時(shí)，人常常會出現(xiàn)頭痛、四肢無力、貧血等多種癥狀，甚至死亡。2、放射線的防護(hù)為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施，例如在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄；用過的核廢料要放在很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里，在生活中對那些有可能有放射性的物質(zhì)要有防范的意識，盡可能遠(yuǎn)離放射源?！疽谆煲族e警示】人工放射性同位素的優(yōu)點(diǎn)：資源豐富，天然放射性元素不過40多種，但人工放射性同位素已達(dá)1000多種，目前每種元素都有了自己的放射性同位素。和天然放射性物質(zhì)相比，人工放射性同位素的放射強(qiáng)度容易控制，還可以制成各種所需的不同形狀，特別是，它的半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，因此放射性廢料容易處理。由于這些優(yōu)點(diǎn)，所以在生產(chǎn)和科研中凡是用到射線時(shí)，用的都是人工放射性同位素，而不用天然放射性物質(zhì)。題型八：人工放射性同位素A．質(zhì)子數(shù) B．核電荷數(shù)C．鉺167的質(zhì)子數(shù) D．鉺167的中子數(shù)【變式31】下列說法正確的是()A．給農(nóng)作物施肥時(shí)，在肥料里放一些放射性同位素，是因?yàn)檗r(nóng)作物吸收放射性同位素后生長更好B．輸油管道漏油時(shí)，可以在輸?shù)挠椭蟹乓恍┓派湫酝凰靥綔y其射線，確定漏油位置C．天然放射元素也可以作為示蹤原子加以利用，只是較少，經(jīng)濟(jì)上不劃算D．放射性元素被植物吸收，其放射性將發(fā)生改變題型九：理解同位素【典例32】某元素可以表示為，則下列可能為該元素同位素的是（）【變式32】人類探測月球發(fā)現(xiàn)，在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可以作為未來核聚變的重要原料之一。氦的該種同位素應(yīng)表示為（

）A． B． C． D．題型十：放射性同位素的應(yīng)用B．將放射性同位素注入人體，其作用為示蹤原子【變式33】幽門螺桿菌可以引發(fā)多種胃病，因此能否準(zhǔn)確、迅速地檢測病人是否受到感染，治療方案的選擇是關(guān)鍵?，F(xiàn)在醫(yī)院里普遍選用的尿素是用無放射性的合成的，用質(zhì)譜儀或光譜分析的方法檢測呼出的二氧化碳中是否含有，就可以判斷病人的胃部是否被幽門螺桿菌感染，這種方法準(zhǔn)確、迅速，現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，下列說法正確的是（

）A．、、的化學(xué)性質(zhì)不同 B．、、的原子光譜不同C．衰變后變?yōu)?D．衰變后生成的新核比的質(zhì)量數(shù)少題型十一：核輻射和安全A．原子核的中子數(shù)為206B．利用射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，所以人體可以經(jīng)常照射C．射線的電離作用很強(qiáng)，可用來消除有害靜電【變式34】下列粒子流中貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)的是（）A．α射線 B．陰極射線 C．質(zhì)子流 D．中子流多選題1．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列敘述正確的是（）A．若使放射性物質(zhì)所在處的壓強(qiáng)升高，其半衰期將減小B．當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí)，將發(fā)生β衰變C．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng)D．鈾核（U）衰變?yōu)殂U核（Pb）的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變A．兩圓一定內(nèi)切 B．兩圓一定都沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動A．勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里B．②為β粒子，③為α粒子C．②順時(shí)針轉(zhuǎn)動，④順時(shí)針轉(zhuǎn)動D．②動能比①大，③動能比④大A．100個(gè)113In原子核在經(jīng)過一個(gè)半哀期后，可能還剩75個(gè)B．即使溫度升高113Sn原子運(yùn)動變劇烈，其半衰期也不變C．113Sn原子與O2反應(yīng)后生成的氧化物將不再具有放射性D．從圖中可以得到113Sn的半衰期為115.1dA．可以用來確定物質(zhì)的年代B．的半衰期會隨溫度的升高而減小C．經(jīng)過兩個(gè)半衰期，20個(gè)將剩下5個(gè)D．X是6．“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核（母核）俘獲一個(gè)核外電子，其內(nèi)部一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?，從而變成一個(gè)新核（子核），并且放出一個(gè)中微子的過程。中微子的質(zhì)量極小，不帶電，很難探測到，人們最早就是通過子核的反沖而間接證明中微子存在的