最新201X版 第19章 2　放射性元素的衰變

1、2放射性元素的衰變學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道放射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是原子核的衰變2知道兩種衰變的基本性質(zhì)，掌握原子核的衰變規(guī)律(重點(diǎn))3會(huì)用半衰期描述衰變的快慢，知道半衰期的統(tǒng)計(jì)意義會(huì)利用半衰期解決相關(guān)問題(重點(diǎn)、難點(diǎn))原 子 核 的 衰 變1定義原子核放出粒子或粒子，則核電荷數(shù)變了，變成另一種原子核，這種變化稱為原子核的衰變2衰變分類(1)衰變：放出粒子的衰變(2)衰變：放出粒子的衰變3衰變過程UThHeThPae4衰變規(guī)律(1)原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒(2)任何一種放射性元素只有一種放射性，不能同時(shí)既有放射性又有放射性，而射線伴隨衰變或衰變產(chǎn)生1原子核發(fā)生衰變時(shí)，核的質(zhì)子數(shù)減少2

2、，而質(zhì)量數(shù)減少4.()2原子核發(fā)生衰變時(shí)，原子核的質(zhì)量不變(×)3原子核發(fā)生衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒()發(fā)生衰變時(shí)，新核的電荷數(shù)變化多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？【提示】根據(jù)衰變方程ThPae知道，新核核電荷數(shù)增加了1個(gè)，原子序數(shù)增加1個(gè)，故在元素周期表上向后移了1位探討1：衰變方程與化學(xué)反應(yīng)方程有哪些主要區(qū)別？【提示】衰變方程中的符號(hào)表示該種元素的原子核，化學(xué)反應(yīng)方程中的符號(hào)表示該種元素的原子衰變方程中間用單箭頭，化學(xué)反應(yīng)方程用等號(hào)衰變方程中質(zhì)量數(shù)守恒，化學(xué)反應(yīng)方程質(zhì)量守恒探討2：從一塊放射性物質(zhì)中只能放出一種射線嗎？【提示】一種元素一般只能發(fā)生一種衰變，但在一塊放射

3、性物質(zhì)中，該種元素發(fā)生一種衰變(假設(shè)為衰變)后產(chǎn)生的新元素如果仍具有放射性，則可能繼續(xù)發(fā)生衰變，而衰變類型可能與第一次衰變不同(衰變)，并且每種衰變都會(huì)伴有射線放出，從這塊放射性物質(zhì)中發(fā)出的射線可以同時(shí)包含、和三種射線1衰變實(shí)質(zhì)衰變：原子核內(nèi)兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)粒子2n2HHe衰變：原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成質(zhì)子，同時(shí)放出一個(gè)電子nHe2衰變方程通式(1)衰變：XYHe(2)衰變：XYe3確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧(1)方法：設(shè)放射性元素X經(jīng)過n次衰變和m次衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Y，則衰變方程為：XYnHeme根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程：AA4n，ZZ2nm.以上兩式聯(lián)立解得

4、：n，mZZ.由此可見，確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為解一個(gè)二元一次方程組(2)技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定衰變的次數(shù)(這是因?yàn)樗プ兊拇螖?shù)多少對(duì)質(zhì)量數(shù)沒有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù)1(多選)原子核92U經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?0Th，繼而經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?1Pa，再經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?2U.下列選項(xiàng)正確的是()A是衰變B是衰變C是衰變 D是衰變【解析】92U,，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，說明為衰變.90Th,，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明為衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子.91Pa,，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明為衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子【答案】ABC2(多選)原子序數(shù)大于或等于

5、83的所有元素，都能自發(fā)地放出射線這些射線共有三種：射線、射線和射線下列說法中正確的是()A原子核每放出一個(gè)粒子，原子序數(shù)減少2B原子核每放出一個(gè)粒子，原子序數(shù)增加4C原子核每放出一個(gè)粒子，原子序數(shù)減少1D原子核每放出一個(gè)粒子，原子序數(shù)增加1【解析】發(fā)生一次衰變，核電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2；發(fā)生一次衰變，核電荷數(shù)、原子序數(shù)增加1.【答案】AD3.U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)镻b核，問：(1)一共經(jīng)過幾次衰變和幾次衰變？(2)Pb與U相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？(3)綜合寫出這一衰變過程的方程【解析】(1)設(shè)U衰變?yōu)镻b經(jīng)過x次衰變和y次衰變由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得2382

6、064x92822xy聯(lián)立解得x8，y6即一共經(jīng)過8次衰變和6次衰變(2)由于每發(fā)生一次衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一次衰變中子數(shù)減少1，而質(zhì)子數(shù)增加1，故Pb較U質(zhì)子數(shù)少10，中子數(shù)少22.(3)衰變方程為UPb8He6e.【答案】(1)8次衰變和6次衰變(2)1022(3)UPb8He6e衰變次數(shù)的判斷方法(1)衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒(2)每發(fā)生一次衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2.(3)每發(fā)生一次衰變中子數(shù)減少1，質(zhì)子數(shù)增加1.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決定因素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

7、關(guān)系不同的放射性元素，半衰期不同3應(yīng)用利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點(diǎn)，可以測(cè)量其衰變程度、推斷時(shí)間1半衰期可以表示放射性元素衰變的快慢()2半衰期是放射性元素的大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律()3對(duì)放射性元素加熱時(shí)，其半衰期縮短(×)放射性元素衰變有一定的速率鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1 620年，有人說：10 g鐳226經(jīng)過1 620年有一半發(fā)生衰變，鐳226還有5 g，再經(jīng)過1 620年另一半鐳226也發(fā)生了衰變，鐳226就沒有了這種說法對(duì)嗎？為什么？【提示】不對(duì)放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間叫作這種元素的半衰期經(jīng)過第二個(gè)1 620年后鐳226還剩2.5 g.探討1：當(dāng)放

8、射性元素的原子所處的化學(xué)狀態(tài)或物理?xiàng)l件發(fā)生變化時(shí)，其半衰期會(huì)改變嗎？【提示】不會(huì)一種放射性元素，不管它是以單質(zhì)的形式存在，還是與其他元素形成化合物，或者對(duì)它施加壓力、升高溫度，都不能改變它的半衰期這是因?yàn)閴毫?、溫度或與其他元素的化合等，都不會(huì)影響原子核的結(jié)構(gòu)探討2：某種放射性元素的半衰期對(duì)少數(shù)原子核發(fā)生衰變有意義嗎？【提示】沒有只對(duì)大量原子核有意義，對(duì)少數(shù)原子核沒有意義，某一個(gè)原子核何時(shí)發(fā)生衰變，是未知的1對(duì)半衰期的理解：半衰期表示放射性元素衰變的快慢2半衰期公式：N余N原，m余m0式中N原、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，表示半

9、衰期3適用條件：半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對(duì)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4(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700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)減少現(xiàn)通過測(cè)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5 700年B. 12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C. 14C衰變?yōu)?4N的過程中放出射線D增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變【解析】古木樣品中14C的比例是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，

10、根據(jù)半衰期的定義知該古木的年代距今約5 700年，選項(xiàng)A正確同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的中子數(shù)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.14C的衰變方程為CNe，所以此衰變過程放出射線，選項(xiàng)C正確放射性元素的半衰期與核內(nèi)部自身因素有關(guān)，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】AC5新發(fā)現(xiàn)的一種放射性元素X，它的氧化物X2O的半衰期為8天，X2O與F發(fā)生化學(xué)反應(yīng)2X2O2F2=4XFO2之后，XF的半衰期為() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472075】A2天B4天C8天 D16天【解析】放射性元素的衰變快慢由原子核內(nèi)部的自身因素決定，與原子的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故半衰期仍為8天，A、B、D錯(cuò)，C對(duì)【答案】C6碘131核不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生衰變，其半衰變期為8天(1)碘131核的衰變方程：I_(衰變后的元素用X表示)