12放射性元素的衰变学习目标 1.知道衰变的概念.2.知道 、 衰变的实质，知道 射线是怎样产生的，会写 、 衰变方程.3.知道什么是半衰期，会利用半衰期解决相关问题一、原子核的衰变导学探究如图 1 为 衰变、 衰变示意图图 11当原子核发生 衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？答案 衰变时，质子数减少 2，中子数减少 2.2当发生 衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？答案 衰变时，核电荷数增加 1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位知识梳理原子核的衰变1定义：原子核放出 粒子或 粒子，变成另一种原子核的过程2衰变类型(1) 衰变：放射性元素放出 粒子的衰变过程放出一个 粒子后，核的质量数减少4，电荷数减少 2，成为新核(2) 衰变：放射性元素放出 粒子的衰变过程放出一个 粒子后，核的质量数不变，电荷数增加 1.3衰变规律：原子核衰变时电荷数和质量数都守恒4衰变的实质(1) 衰变的实质：2 个中子和 2 个质子结合在一起形成 粒子(2) 衰变的实质：核内的中子转化为了一个电子和一个质子(3) 射线经常是伴随 衰变和 衰变产生的即学即用判断下列说法的正误2(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变()(2)发生 衰变是原子核中的电子发射到核外()二、半衰期导学探究1.什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？答案半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间2某放射性元素的半衰期为 4 天，若有 10 个这样的原子核，经过 4 天后还剩 5 个，这种说法对吗？答案半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过 4 天后，10 个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对知识梳理半衰期1定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间2特点(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大(2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关3适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于单个原子核的衰变4半衰期公式： N 余 N 原 ( )t， m 余 m 原 ( )t，其中 为半衰期12 12即学即用判断下列说法的正误(1)同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长()(2)把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变()(3)放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用()(4)氡的半衰期是 3.8 天，若有 4 个氡原子核，则经过 7.6 天后只剩下一个氡原子核()一、原子核的衰变规律和衰变方程1衰变种类、实质与方程(1) 衰变： X Y HeAZ A 4Z 2 42实质：原子核中，2 个中子和 2 个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中被释放出来，这就是放射性元素发生的 衰变现象3如： U Th He.23892 23490 42(2) 衰变： X Y e.AZ AZ 1 0 1实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即 粒子，使电荷数增加 1， 衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为： n H e.10 1 0 1如： Th Pa e.23490 23491 0 12确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法：设放射性元素 X 经过 n 次 衰变和 m 次 衰变后，变成稳定的新元素 Y，AZ AZ则衰变方程为：X Y n He m eAZ AZ 42 0 1根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A A4 n， Z Z2 n m.以上两式联立解得： n ， m Z Z.A A4 A A2由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定 衰变的次数(这是因为 衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定 衰变的次数例 1 U 核经一系列的衰变后变为 Pb 核，问：23892 20682(1)一共经过几次 衰变和几次 衰变？(2) Pb 与 U 相比，质子数和中子数各少了多少？20682 23892(3)综合写出这一衰变过程的方程答案(1)86(2)1022(3) U Pb8 He6 e23892 20682 42 0 1解析(1)设 U 衰变为 Pb 经过 x 次 衰变和 y 次 衰变，由质量数守恒和电荷数守23892 20682恒可得2382064 x92822 x y联立解得 x8， y6.即一共经过 8 次 衰变和 6 次 衰变(2)由于每发生一次 衰变质子数和中子数均减少 2，每发生一次 衰变中子数少 1，而质子数增加 1，故 Pb 较 U 质子数少 10，中子数少 22.20682 23892(3)衰变方程为 U Pb8 He6 e.23892 20682 42 0 1针对训练 1原子核 U 经放射性衰变变为原子核 Th，继而经放射性衰变变为原子23892 23490核 Pa，再经放射性衰变变为原子核 U.放射性衰变、和依次为()23491 23492A 衰变、 衰变和 衰变B 衰变、 衰变和 衰变4C 衰变、 衰变和 衰变D 衰变、 衰变和 衰变答案A解析根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点， U 核与 Th 核比较可知，23892 23490衰变的另一产物为 He，所以衰变为 衰变，选项 B、C 错误； Pa 核与 U 核比较42 23491 23492可知，衰变的另一产物为 e，所以衰变为 衰变，选项 A 正确，D 错误0 1衰变方程的书写：衰变方程用“ ” ，而不用“”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化二、对半衰期的理解及有关计算例 2放射性同位素 14C 被考古学家称为“碳钟” ，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得 1960 年诺贝尔化学奖(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的 C，它很容易发生146衰变，放出 射线变成一个新核，其半衰期为 5 730 年，试写出 14C 的衰变方程(2)若测得一古生物遗骸中的 C 含量只有活体中的 25%，则此遗骸距今约有多少年？146答案(1) C e N(2)11 460 年146 0 1 147解析(1) C 的 衰变方程为： C e N.146 146 0 1 147(2) C 的半衰期 5 730 年146生物死亡后，遗骸中的 C 按其半衰期变化，设活体中 C 的含量为 N0，遗骸中的 C 含146 146 146量为 N，则 N( )tN0，12即 0.25N0( ) 5 73tN0，故 2， t11 460 年12 t5 730针对训练 2氡 222 是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一其衰变方程是 Rn Po .已22286 21884知 Rn 的半衰期约为 3.8 天，则约经过 天，16 g 的 Rn 衰变后还剩 1 g.22286 22286答案 He15.242解析根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为 He.根42据 m 余 m 原t得 4，代入 3.8 天，解得 t3.84 天15.2 天(12) t1(多选)以下关于天然放射现象，叙述正确的是()A若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短5B 衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C 射线是原子核衰变产生的，它有很强的电离作用D 射线是原子核产生的，它是能量很大的光子流答案CD解析半衰期与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，半衰期不变，故 A 错误； 衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子，故 B 错误； 射线是原子核衰变产生的，是氦的原子核，它有很强的电离作用，穿透能力很弱，选项 C 正确； 射线是原子核发生 或 衰变时产生的，它是能量很大的光子流，选项 D 正确2下列有关半衰期的说法正确的是()A放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快B放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素半衰期也变长C把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度D降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度答案A解析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，半衰期越短，则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其自身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故 A 正确，B、C、D 错误3某原子核 A 先进行一次 衰变变成原子核 B，再进行一次 衰变变成原子核 C，则()A核 C 的质子数比核 A 的质子数少 2B核 A 的质量数减核 C 的质量数等于 3C核 A 的中子数减核 C 的中子数等于 3D核 A 的中子数减核 C 的中子数等于 5答案C解析原子核 A 进行一次 衰变后，一个中子转变为一个质子并释放一个电子，再进行一次 衰变，又释放两个中子和两个质子，所以核 A 比核 C 多 3 个中子、1 个质子，选项 C正确，A、B、D 错误4(多选) 14C 发生放射性衰变成为 14N，半衰期约 5 700 年已知植物存活期间，其体内 14C与 12C 的比例不变；生命活动结束后， 14C 的比例持续减小现通过测量得知，某古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一下列说法正确的是()A该古木的年代距今约 5 700 年B 12C、 13C、 14C 具有相同的中子数C 14C 衰变为 14N 的过程中放出 射线D增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变答案AC6解析因古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为 5 700 年，选项 A 正确； 12C、 13C、 14C 具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项 B 错误；根据核反应方程可知， 14C 衰变为14N 的过程中放出电子，即发出 射线，选项 C 正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项 D 错误一、选择题(15 题为单选题，69 题为多选题)1关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是()A半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间B半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间C发生 衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向后移动 2 位D发生 衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向前移动 1 位答案B2碘 131 的半衰期约为 8 天，若某药物含有质量为 m 的碘 131，经过 32 天后，该药物中碘131 的含量大约还有()A. B. C. D.m4 m8 m16 m32答案C解析根