專題-第二節(jié)-放射性元素的衰變(2019人教版選擇性必修第三冊)

專題放射性元素的衰變題型分析專題一放射性元素的衰變例1原子核發(fā)生β衰變時，此β粒子是()A．原子核外的最外層電子B．原子核外的電子躍遷時放出的光子C．原子核外存在著的電子D．原子核內(nèi)的一個中子變成一個質(zhì)子時，放射出的一個電子解析因原子核是由帶正電荷的質(zhì)子和不帶電的中子組成的，原子核內(nèi)并不含電子，但在一定條件下，一個中子可以轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個負電子，一個質(zhì)子可以轉(zhuǎn)化成一個中子和一個正電子，其轉(zhuǎn)化可用下式表示eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e(β),eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(0,1)e.由上式可看出β粒子(負電子)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化而來，正電子是由原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化而來．答案D歸納總結：本題考查β衰變的機理．解答此題首先要明確：不論是α衰變還是β衰變，它們都是原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變，當然，α粒子和β粒子的來源一定跟原子核內(nèi)部結構有關，而與原子核外的電子無關，因此A、B兩選項就可排除．由于原子核帶正電荷，所以核內(nèi)不可能有帶負電的電子存在，這樣也就可排除C選項．最終可以確定出D選項．這種利用排除法來選出正確答案的方法，對于某些對β衰變理解不深刻的同學來說，不失為一種解題好方法．專題二半衰期的應用例2放射性同位素14C被考古學家稱為“碳鐘”，它可以用來判定古生物體的年代，此項研究獲得1960年諾貝爾化學獎．(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會形成不穩(wěn)定的eq\o\al(14,6)C，它很容易發(fā)生衰變，放出β射線變成一個新核，其半衰期為5730年，試寫出14C的衰變方程．(2)若測得一古生物遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量只有活體中的25%，則此遺骸距今約有多少年？解析(1)eq\o\al(14,6)C的β衰變方程為：eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N.(2)eq\o\al(14,6)C的半衰期T＝5730年．生物死亡后，遺骸中的eq\o\al(14,6)C按其半衰期變化，設活體中eq\o\al(14,6)C的含量為N0，遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量為N，則N＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,T))N0，即0.25N0＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,5730))N0，即eq\f(t,5730)＝2，t＝11460年．答案(1)eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N(2)11460年歸納總結：該題的第(1)問，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒很容易書寫衰變方程．該題的第(2)問是重點，考查了半衰期公式的應用．關鍵條件是14C的剩余含量是活體的25%，也就是經(jīng)過了2個半衰期，從而求出遺骸距今多少年．專題三衰變次數(shù)的計算方法例3eq\o\al(235,92)U經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變，變成eq\o\al(207,82)Pb，則()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18解析原子核經(jīng)過一次α衰變，放出一個eq\o\al(4,2)He，其質(zhì)子數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減小4，經(jīng)過一次β衰變，放出一個電子，質(zhì)子數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變．由eq\o\al(235,92)U變?yōu)閑q\o\al(207,82)Pb，質(zhì)子數(shù)減小了10，質(zhì)量數(shù)減少了28，故可列方程－2m＋n＝－10，－4m＝－28，解得m＝7，n＝4.答案B歸納總結：寫核反應方程的基本原則是質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，依據(jù)這兩個原則列方程就可確定α衰變和β衰變的次數(shù)，根據(jù)每發(fā)生一次α衰變新核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均比原來的核少2，每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)少1，質(zhì)子數(shù)多1，就可計算多次衰變后的核與原來核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的差值，也可根據(jù)其核電荷數(shù)和核質(zhì)量數(shù)進行推算。專題四計數(shù)器的應用例4用蓋革—米勒計數(shù)器測定放射源的放射強度為每分鐘405次，若將一張厚紙板放在計數(shù)器與放射源之間，計數(shù)器幾乎測不到射線.10天后再次測量，測得該放射源的放射強度為每分鐘101次，則下列關于射線性質(zhì)及它的半衰期的說法正確的是()A．放射源射出的是α射線B．放射源射出的是β射線C．這種放射性元素的半衰期是5天D．這種放射性元素的半衰期是2.5天解析因厚紙板能擋住這種射線，可知這種射線是穿透能力最差的α射線，選項A正確，B錯誤；因放射性元素原子核個數(shù)與單位時間內(nèi)衰變的次數(shù)成正比，10天后測出放射強度為原來的eq\f(1,4)，說明10天后放射性元素的原子核個數(shù)只有原來的eq\f(1,4)，由半衰期公式知，已經(jīng)過了兩個半衰期，故半衰期是5天．答案AC歸納總結：計數(shù)器能測出放射源在單位時間內(nèi)放出射線粒子的個數(shù)，即用它可以測出放射源的放射強度，是環(huán)境監(jiān)測的有效手段．專題五核反應方程例5(1)完成下列核反應方程：①eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(11,5)B→eq\o\al(14,7)N＋________；②eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→________＋eq\o\al(1,1)H；③eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋________；④eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(30,15)P＋________．(2)在(1)的四個方程中，發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程是________，發(fā)現(xiàn)放射性同位素的方程是____________．解析(1)由核反應的規(guī)律：質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可以判斷A、C、D選項中的三個核反應生成物中都有中子．而B項中的核反應的生成物應為eq\o\al(26,12)Mg.(2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程為C，約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素的核反應方程為D.答案(1)eq\o\al(1,0)neq\o\al(26,12)Mgeq\o\al(1,0)neq\o\al(1,0)n(2)③④歸納總結：寫核反應方程的原則：(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒．(2)中間用箭頭，不能寫成等號，因兩端僅僅是質(zhì)量數(shù)守恒，沒有體現(xiàn)質(zhì)量相等；也不能僅畫一條橫線，因箭頭的方向還表示反應進行的方向．(3)核反應必須是實際能夠發(fā)生的，不能憑空亂寫．專題六放射性的防護例6關于放射性同位素的應用，下列說法中正確的是()A．放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，從而達到消除有害靜電的目的B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進行人體透視C．用放射線照射作物種子使其DNA發(fā)生變異，其結果一定是更優(yōu)良的品種D．用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害解析利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性，使空氣分子電離成為導體，將靜電導出，A錯誤；γ射線對人體