5.2 放射性元素的衰變（原卷版）

第2節(jié)放射性元素的衰變【知識(shí)梳理與方法突破】一、原子核的衰變1.衰變實(shí)質(zhì)（1）α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)α粒子，并在一定條件下作為一個(gè)整體從較大的原子核中拋射出來，反應(yīng)方程為20（2）β衰變：原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子留在原子核內(nèi)，同時(shí)放出一個(gè)電子，即β粒子放射出來，反應(yīng)方程為?02.衰變規(guī)律原子核發(fā)生衰變時(shí)，衰變前后的電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)、動(dòng)量、能量守恒。3.衰變方程通式（1）α衰變：?Z（2）β衰變：?Z4.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?ZAX經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素?Z'A'Y，則衰變方程為：?Z（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α衰變的次數(shù)（這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?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β衰變的次數(shù)?！纠?】放射性同位素釷232經(jīng)、衰變會(huì)生成氧，其衰變方程為，其中（）A．， B．， C．， D．，【針對(duì)訓(xùn)練1】關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．射線是由氮原子核衰變產(chǎn)生 B．射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C．通過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性 D．射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生半衰期的理解及有關(guān)計(jì)算1.半衰期的物理意義：表示放射性元素衰變的快慢。2.半衰期公式：N余?=N原?(12)tτ，m余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.應(yīng)用：利用半衰期非常穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以測(cè)算其衰變過程，推算時(shí)間等?！纠?】在我們的生活中，日常用品、裝飾材料、周圍的巖石、食鹽、香煙等都不同程度地含有放射性元素。其中香煙中含有針（），具有放射性，其衰變方程為：，半衰期為138天，則下列說法正確的是（）A．該衰變中釋放出的射線的穿透能力強(qiáng)于射線的穿透能力B．鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1620年，也就是說，100個(gè)鐳226核經(jīng)過1620年后一定還剩下50個(gè)鐳226核沒有發(fā)生衰變C．質(zhì)量為m的釙核經(jīng)過276天，剩余的釙核的質(zhì)量為D．采用提高溫度的方法，可以改變釙（）的半衰期【針對(duì)訓(xùn)練2】下列有關(guān)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(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)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，元素的半衰期也變短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(qiáng)，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰變速度【對(duì)點(diǎn)檢測(cè)】1．放射性元素衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成，而可以經(jīng)過一次衰變變成（X代表某種元素），也可以經(jīng)過一次衰變變成，和最后都變成，衰變路徑如圖所示。則（）A．a(chǎn)=84B．b=206C．是β衰變，是α衰變D．是α衰變，是β衰變2．一個(gè)靜止的放射性原子核處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于發(fā)生了某種衰變而形成了如圖所示的兩個(gè)圓形徑跡，兩圓半徑之比為1︰16，有（）A．該原子核發(fā)生了衰變 B．反沖核沿小圓做逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)C．原來靜止的原子核的原子序數(shù)為15 D．若磁感應(yīng)強(qiáng)度B變大，則反沖核做圓周運(yùn)動(dòng)的周期變大3．下列應(yīng)用中把放射性同位素作為示蹤原子的是（

）A．利用含有放射性碘131的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況B．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，利用探測(cè)器的測(cè)量，找出合理的施肥規(guī)律C．利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋D．給懷疑患有甲狀腺病的病人注射碘131，診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病4．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．射線是由氮原子核衰變產(chǎn)生 B．射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C．射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生 D．通過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性5．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來靜止的U原子核，由于衰變放射出某種粒子，其衰變方程是U→Th+x，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的徑跡照片如圖所示，已知兩個(gè)相切圓半徑分別為r1、r2，則下列說法正確的是（）A．衰變后Th核和射出的x的動(dòng)量相同B．衰變后的產(chǎn)物x是電子C．r1：r2=1：90D．衰變后新核和射出的粒子的動(dòng)能之比為2：1176．某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為（）A．11.4天 B．7.6天 C．5.7天 D．3.8天7．下列核反應(yīng)過程中，平衡的是（）A． B．（中子）C．（中子） D．（氘核）8．某放射性元素的原子核連續(xù)經(jīng)過三次衰變和兩次衰變，若最后變成另外一種元素的原子核Y，則該新核的正確寫法是（）A． B． C． D．第2節(jié)放射性元素的衰變【知識(shí)梳理與方法突破】一、原子核的衰變1.衰變實(shí)質(zhì)（1）α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)α粒子，并在一定條件下作為一個(gè)整體從較大的原子核中拋射出來，反應(yīng)方程為20（2）β衰變：原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子留在原子核內(nèi)，同時(shí)放出一個(gè)電子，即β粒子放射出來，反應(yīng)方程為?02.衰變規(guī)律原子核發(fā)生衰變時(shí)，衰變前后的電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)、動(dòng)量、能量守恒。3.衰變方程通式（1）α衰變：?Z（2）β衰變：?Z4.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?ZAX經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素?Z'A'Y，則衰變方程為：?Z（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α衰變的次數(shù)（這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?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β衰變的次數(shù)?！纠?】放射性同位素釷232經(jīng)、衰變會(huì)生成氧，其衰變方程為，其中（）A．， B．， C．， D．，【答案】D【詳解】由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得解得，，故選D?！踞槍?duì)訓(xùn)練1】關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．射線是由氮原子核衰變產(chǎn)生 B．射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C．通過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性 D．射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生【答案】C【詳解】A．射線是具有放射性的元素的原子核在發(fā)生衰變時(shí)兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合在一起而從原子核中釋放出來，故A錯(cuò)誤；B．射線是具有放射性的元素的原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子同時(shí)釋放出一個(gè)高速電子即粒子，故B錯(cuò)誤；C．放射性元素的放射性是原子核自身決定的，而化學(xué)反應(yīng)不能改變?cè)拥脑雍?，故化學(xué)反應(yīng)并不能改變物質(zhì)的放射性，故正確；D．射線是原子核在發(fā)生衰變或衰變時(shí)產(chǎn)生的能量以光子的形式釋放，故D錯(cuò)誤。故選C。半衰期的理解及有關(guān)計(jì)算1.半衰期的物理意義：表示放射性元素衰變的快慢。2.半衰期公式：N余?=N原?(12)tτ，m余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.應(yīng)用：利用半衰期非常穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以測(cè)算其衰變過程，推算時(shí)間等?！纠?】在我們的生活中，日常用品、裝飾材料、周圍的巖石、食鹽、香煙等都不同程度地含有放射性元素。其中香煙中含有針（），具有放射性，其衰變方程為：，半衰期為138天，則下列說法正確的是（）A．該衰變中釋放出的射線的穿透能力強(qiáng)于射線的穿透能力B．鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1620年，也就是說，100個(gè)鐳226核經(jīng)過1620年后一定還剩下50個(gè)鐳226核沒有發(fā)生衰變C．質(zhì)量為m的釙核經(jīng)過276天，剩余的釙核的質(zhì)量為D．采用提高溫度的方法，可以改變釙（）的半衰期【答案】C【詳解】A．射線的穿透能力弱于射線的穿透能力，故A錯(cuò)誤；B．半衰期是對(duì)大量原子核而言的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少量原子核來講是沒有意義的，故B錯(cuò)誤；C．質(zhì)量為m的核經(jīng)過276天，兩個(gè)半衰期，經(jīng)過一個(gè)半衰期質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话?，所以?jīng)過兩個(gè)半衰期質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?，故C正確；D．衰變快慢只與原子核本身有關(guān)，與陽光、溫度、電磁場(chǎng)等環(huán)境因素均無關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選C?！踞槍?duì)訓(xùn)練2】下列有關(guān)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(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)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，元素的半衰期也變短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(qiáng)，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰變速度【答案】A【詳解】A．半衰期是用來表示放射性元素衰變快慢的，故放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間越短，衰變速度越快，故A正確；BCD．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，故BCD錯(cuò)誤。故選A?！緦?duì)點(diǎn)檢測(cè)】1．放射性元素衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成，而可以經(jīng)過一次衰變變成（X代表某種元素），也可以經(jīng)過一次衰變變成，和最后都變成，衰變路徑如圖所示。則（）A．a(chǎn)=84B．b=206C．是β衰變，是α衰變D．是α衰變，是β衰變【答案】ABC【詳解】由質(zhì)量數(shù)不變，說明發(fā)生的是β衰變，同時(shí)知a=84。由是核電荷數(shù)減2，說明發(fā)生的是α衰變，同時(shí)知b=206。故選ABC。2．一個(gè)靜止的放射性原子核處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于發(fā)生了某種衰變而形成了如圖所示的兩個(gè)圓形徑跡，兩圓半徑之比為1︰16，有（）A．該原子核發(fā)生了衰變 B．反沖核沿小圓做逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)C．原來靜止的原子核的原子序數(shù)為15 D．若磁感應(yīng)強(qiáng)度B變大，則反沖核做圓周運(yùn)動(dòng)的周期變大【答案】BC【詳解】A．由題圖看出，原子核衰變后放出的粒子與新核所受到的洛倫茲力的方向是相同的，而二者的速度方向是相反的，所以二者的電性相反，新核帶正電，故放出的一定是帶負(fù)電荷的粒子，所以是粒子，該原子核發(fā)生了衰變，故A錯(cuò)誤；B．新核的電荷量較大，故它做半徑較小的圓周運(yùn)動(dòng)，再由左手定則可知，其沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，故B正確；C．根據(jù)動(dòng)量守恒可知，放出的粒子與新核的動(dòng)量大小相等，由可知，半徑與電荷量成反比，因?yàn)閮蓤A半徑之比是1：16，故電荷量之比是16：1，由于新核的電荷量較大，故新核的電荷量為16，所以原來靜止的原子核的原子序數(shù)為15，故C正確；D．由可知，B變大，T變小，故D錯(cuò)誤。故選BC。3．下列應(yīng)用中把放射性同位素作為示蹤原子的是（

）A．利用含有放射性碘131的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況B．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，利用探測(cè)器的測(cè)量，找出合理的施肥規(guī)律C．利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋D．給懷疑患有甲狀腺病的病人注射碘131，診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病【答案】ABD【詳解】A．利用含有放射性碘131的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況，是將放射性碘131作為示蹤原子，故A正確；B．把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，利用探測(cè)器的測(cè)量，找出合理的施肥規(guī)律，是將放射性同位素作為示蹤原子的，故B正確；C．利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋，是利用射線的貫穿本領(lǐng)，故C錯(cuò)誤；D．給懷疑患有甲狀腺病的病人注射碘131，診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病，是將碘131作為示蹤原子的，故D正確。故選ABD。4．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．射線是由氮原子核衰變產(chǎn)生 B．射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C．射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生 D．通過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性【答案】D【詳解】A．射線是具有放射性的元素的原子核在發(fā)生衰變時(shí)兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合在一起而從核中釋放出來，A錯(cuò)誤；B．射線是由原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的電子，B錯(cuò)誤；C．射線是原子核在發(fā)生衰變或衰變時(shí)產(chǎn)生的能量以光子的形式釋放，C錯(cuò)誤；D．放射性元素的放射性是原子核自身決定的，而化學(xué)反應(yīng)不能改變?cè)拥脑雍耍驶瘜W(xué)反應(yīng)并不能改變物質(zhì)的放射性，D正確。故選D。5．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來靜止的U原子核，由于衰變放射出某種粒子，其衰變方程是U→Th+x，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的徑跡照片如圖所示，已知兩個(gè)相切圓半徑分別為r1、r2，則下列說法正確的是（）A．衰變后Th核和射出的x的動(dòng)量相同B．衰變后的產(chǎn)物x是電子C．r1：r2=1：90D．衰變后新核和射出的粒子的動(dòng)能之比為2：117【答案】D【詳解】A．根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，衰變后核和射出的x的動(dòng)量大小相等，方向相反，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，衰變后的產(chǎn)物x是α粒子，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)兩粒子動(dòng)量大小相等，則半徑之比等于電量的倒數(shù)比，即r1：r2=2：90=1:45故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)可知，衰變后新核和射出的粒子的動(dòng)能之比為4:234=2：117，故D正確。故選D。6．某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為（