第五章原子核2．放射性元素的衰變課前預習反饋

知識點

11.定義原子核自發(fā)地放出__________或________，由于核電荷數(shù)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原子核的衰變。2．衰變分類(1)α衰變：放出α粒子的衰變。(2)β衰變：放出β粒子的衰變。原子核的衰變α粒子β粒子原子核3．衰變過程4．衰變規(guī)律(1)原子核衰變時________和________都守恒。(2)任何一種放射性元素只有一種放射性，不能同時既有α放射性又有β放射性，而γ射線伴隨α衰變或β衰變產(chǎn)生。說明：原子核衰變時質(zhì)量數(shù)守恒，但不是質(zhì)量守恒，有質(zhì)量減少(也叫質(zhì)量虧損)。電荷數(shù)質(zhì)量數(shù)『判一判』(1)發(fā)生β衰變是原子核中的電子發(fā)射到核外。(

)(2)γ射線經(jīng)常是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的。(

)×√『選一選』A．8、6 B．6、8C．4、8 D．8、4答案：A解析：在α衰變的過程中，每發(fā)生一次α衰變電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4，在β衰變的過程中，每發(fā)生一次β衰變，電荷數(shù)多1。由質(zhì)量數(shù)關(guān)系知：4m＝238－206；由電荷數(shù)關(guān)系知：2m－n＝92－82解得m＝8，n＝6，故A項正確。知識點

21.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(guān)系。不同的放射性元素，半衰期______。3．應用：利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點，可以測量其衰變程度、推斷時間。說明：半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，只對大量原子核有意義，對少數(shù)原子核沒有意義。半衰期半數(shù)核內(nèi)部自身不同『判一判』(3)半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間，經(jīng)過兩個半衰期原子核就全部發(fā)生衰變。(

)(4)有1000個放射性元素，原子核經(jīng)過一個半衰期，還有500個沒有衰變。(

)××知識點

32．定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生__________的過程。3．特點：在核反應中，________守恒、________守恒。核反應新原子核質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)『選一選』下列核反應方程式中的X粒子為中子的是(

)答案：D解析：根據(jù)核反應方程式中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可確定各項中的X?？傻贸鯠正確。知識點

41.放射性同位素：很多元素都存在一些具有________的同位素，它們被稱為放射性同位素。2．放射性同位素的應用(1)射線測厚儀。(2)放射治療。(3)培優(yōu)、保鮮。(4)示蹤原子：一種元素的各種同位素具有________化學性質(zhì)，用放射性同位素替換非放射性的同位素后，可以探測出原子到達的位置。放射性同位素的應用與安全放射性相同的3．輻射與安全：人類一直生活在放射性的環(huán)境中，過量的射線對人體組織____________。要防止放射性物質(zhì)對水源、空氣、用具等的污染。說明：一般放射性同位素半衰期短，而且強度容易控制，使用更廣泛。有破壞作用『判一判』(6)現(xiàn)在用到射線時，既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性物質(zhì)。(

)××『想一想』放射性同位素的放射強度易于控制，它的半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，因此在生產(chǎn)和科學領(lǐng)域得以廣泛的應用。(1)能用α射線來測量金屬板的厚度嗎？(2)γ射線照射食品延長保存期的原理是什么？提示：(1)不能。(2)用γ射線照射食品可以殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期。課內(nèi)互動探究探究

原子核的衰變規(guī)律與衰變方程要點提煉1.衰變規(guī)律原子核衰變前后的電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)、動量、能量守恒，衰變規(guī)律是：(1)α衰變：原子核的質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，成為新核。(2)β衰變：原子核的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1。2．衰變實質(zhì)3．確定衰變次數(shù)的方法(3)根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒列方程A＝A′＋4nZ＝Z′＋2n－m(1)核反應中遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應過程中反應前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)而釋放出核能。(2)衰變方程的書寫方面：衰變方程用“―→”表示，而不用“＝”表示。(3)衰變方程表示的變化方面：衰變方程表示的是原子核的變化，而不是原子的變化。(4)為了確定衰變次數(shù)，一般是由質(zhì)量數(shù)的改變先確定α衰變的次數(shù)，這是因為β衰變的次數(shù)的多少對質(zhì)量數(shù)沒有影響，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。典例剖析A．2次α衰變 B．2次β衰變C．1次α衰變，1次β衰變 D．2次β衰變，1次α衰變答案：C解析：由質(zhì)量數(shù)關(guān)系知4m＝238－234，由電荷數(shù)關(guān)系知2m－n＝92－91。解得m＝1，n＝1，選項C正確。

某放射性元素的原子核X經(jīng)α衰變得到新核Y，Y經(jīng)β衰變得到原子核Z，則(

)A．原子核Z的中子數(shù)比X少2B．原子核Z的質(zhì)子數(shù)比X少1C．原子核Z的中子數(shù)比Y多1D．原子核Z的質(zhì)子數(shù)比Y少1答案：B對點訓練?探究

放射性元素的半衰期及其應用要點提煉1.半衰期的理解半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理量，同一放射元素具有的衰變速率一定，不同元素半衰期不同，有的差別很大。2．半衰期公式t表示衰變時間，T表示半衰期，N0、m0表示衰變前的原子數(shù)和衰變元素的質(zhì)量，N余、m余表示衰變后且尚未發(fā)生衰變的原子數(shù)和衰變元素的質(zhì)量，則有：3．適用條件半衰期是一個統(tǒng)計概念，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對于一個特定的原子核，無法確定其何時發(fā)生衰變，半衰期只適用于大量的原子核。4．半衰期的應用利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點，可以通過測量衰變程度來推斷時間、測定地質(zhì)年代、推斷古生物年齡等。(1)半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定，與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件都無關(guān)。(2)半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，適用于對大量原子核衰變的計算，對于個別少數(shù)原子核不適用。典例剖析

已知碘131的半衰期約為8天，下列說法中正確的是(

)A．全部碘131衰變所需時間的一半是8天B．2個碘131原子核經(jīng)過8天只剩1個C．碘131原子質(zhì)量數(shù)減少一半所需的時間是8天D．1g碘131原子經(jīng)過8天，碘131質(zhì)量剩余一半答案：D對點訓練?探究

核反應、放射性同位素及其應用要點提煉1.核反應的條件用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。2．核反應的實質(zhì)用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變。3．原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)(1)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應：(2)1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應：4．人工轉(zhuǎn)變核反應與衰變的比較(1)不同點：原子核的人工轉(zhuǎn)變，是一種核反應，是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生，而衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理化學條件的影響。(2)相同點：人工轉(zhuǎn)變與衰變過程一樣，在發(fā)生過程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒，反應前后粒子總動量守恒。5．放射性同位素的主要應用(1)利用它的射線。①工業(yè)部門使用射線測厚度——利用γ射線的穿透特性；②農(nóng)業(yè)應用——γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期等；③醫(yī)療上——利用γ射線的高能量治療癌癥。(2)作為示蹤原子：放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學性質(zhì)，通過探測放射性同位素的射線確定其位置。(1)核反應過程一般都是不可逆的，核反應方程不能用等號連接，只能用單向箭頭表示反應方向。(2)核反應方程應以實驗事實為基礎(chǔ)，不能憑空杜撰。典例剖析A．X是質(zhì)子，Y是中子，Z是正電子B．X是正電子，Y是質(zhì)子，Z是中子C．X是中子，Y是正電子，Z是質(zhì)子D．X是正電子，Y是中子，Z是質(zhì)子答案：D

如圖所示，由天然放射性元素釙(Po)放出的α射線轟擊鈹(Be)時會產(chǎn)生A粒子流，用A粒子流轟擊石蠟時，會打出B粒子流。下列說法正確的是(

)對點訓練?B．該實驗是查德威克發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實驗C．粒子A為中子，粒子B為質(zhì)子D．粒子A為質(zhì)子，粒子B為中子答案：C4．放射性在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究中有廣泛的應用，下列關(guān)于放射性的應用與防護，說法不正確的是(

)A．利用γ射線照射食品，可以殺死使食物腐敗的細菌，延長保質(zhì)期B．利用示蹤原子可以研究生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能C．利用射線的貫穿作用，可以制成射線測厚裝置D．放射治療利用了射線對病灶細胞的電離作用答案：D解析：用γ射線照射食品，可以殺死使食物腐敗的細菌，延長保存期，故A正確；利用示蹤原子可以研究生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，故B正確；利用射線的貫穿作用，可以制成射線測厚裝置，故C正確；放射治療利用了射線對病灶細胞的破壞作用，故D錯誤。 (多選)下列關(guān)于放射性同位素的一些應用的說法正確的是(

)A．利用放射性消除靜電是利用射線的穿透作用B．利用射線探測機器部件內(nèi)部的砂眼或裂紋是利用射線的穿透作用C．利用射線改良品種是因為射線可使DNA發(fā)生變異D．在研究農(nóng)作物合理施肥中是以放射性同位素作為示蹤原子的答案：BCD對點訓練?解析：利用放射性消除靜電是利用射線的電離作用，A錯誤；人們利用γ射線穿透能力強的特點，探查較厚的金屬部件內(nèi)部是否有裂紋或砂眼，B正確；人們利用γ射線照射種子，可以使種子內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，經(jīng)過篩選，培育出新的優(yōu)良品種，C正確；在研究農(nóng)作物合理施肥中是以放射性同位素作為示蹤原子的，D正確。核心素養(yǎng)提升α衰變和β衰變在磁場中的軌跡分析設(shè)有一個質(zhì)量為M0的原子核，原來處于靜止狀態(tài)。當發(fā)生一次α(或β)衰變后，釋放的粒子的質(zhì)量為m，速度為v，產(chǎn)生的反沖核的質(zhì)量為M，速度為V1．動量守恒關(guān)系0＝mv＋MV或mv＝－MV2．在磁場中徑跡的特點 (多選)(2022·北京101中學高二下學期期末)A、B是兩種放射性元素，原來都靜止在同一勻強磁場，其中一個放出α粒子，另一個放出β粒子，運動方向都與磁場方向垂直。圖中a、b與c、d分別表示各粒子的運動軌跡，下列說法中正確的是(

)案例A．磁場方向一定為垂直紙面向里B．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子C．b為α粒子運動軌跡，c為β粒子運動軌跡D．a(chǎn)軌跡中粒子比b軌跡中的粒子動量大答案：BC解析：粒子在磁場中做勻速圓周運動，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判斷磁場的方向，故A錯誤；放射性元素放出α粒子時，α粒子與反沖核的速度相反，而電性相同，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相反，兩個粒子的軌跡應為外切圓；而放射性元素放出β粒子時，β粒子與反沖核的速度相反，而電性相反，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個粒子的軌跡應為內(nèi)切圓。故A放出的是α粒子，B放出的是β粒子，故B正確；放射性元素放出粒子時，兩帶電粒子的動量守恒，故a軌跡中粒子與b軌跡中的粒子動量大小相等，方向相反。由半徑公式R＝課堂達標檢測一、原子核的衰變A．α衰變、β衰變和β衰變B．β衰變、α衰變和β衰變C．β衰變、β衰變和α衰變D．α衰變、β衰變和α衰變答案：AA．x＝1，y＝3 B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝2答案：D解析：方法一：由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得：4x＋220＝232,2x－y＋86＝90，兩式聯(lián)立得x＝3，y＝2。3．(多選)(2024·河南三門峽期末)靜止在勻強磁場中的某放射性元素的原子核，放出一個α粒子后，其速度方向與磁場方向垂直，測得α粒子和反沖核軌道半徑之比R1∶R2＝44∶1，如圖所示，則(

)A．α粒子與反沖核的動量大小相等、方向相反B．衰變瞬間，α粒子與反沖核的動能相等C．原放射性元素的電荷數(shù)為90D．α粒子和反沖核的速度大小之比為1∶88答案：AC二、半衰期4．地球的年齡到底有多大，科學家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，通過對目前發(fā)現(xiàn)最古老的巖石中鈾和鉛的含