物理：新人教版选修3-5 19.2放射性元素的衰变(教案)

2 放射性元素的衰变●学习目标1.知道放射现象的实质是原子核的衰变.2.知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律.3.理解半衰期的概念,并能进行简单的计算.●重点和难点重点：原子核的衰变规律及半衰期难点：半衰期描述的对象课前导学一、原子核的衰变1.定义：原子核自发地放出某种粒子而转变成的变化称为原子核的衰变.可分为、，并伴随着γ射线放出.2.分类：（1）α衰变：铀238发生α衰变的方程为：，每发生一次α衰变，核电荷数减小2，质量数减少4.α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个和两个组成的粒子（即氦核）.（2）β衰变：钍234发生β衰变的方程为：，每发生一次β衰变，核电荷数增加1，质量数不变.β衰变的实质是元素的原子核内的一个变成时放射出一个（核内110011n H e -→+）. （3）γ射线是伴随衰变或衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的电荷数和质量数.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出.3.规律：原子核发生衰变时，衰变前后的和都守恒.注意：元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的.二、半衰期1.定义：放射性元素的原子核有发生衰变所需的时间叫做原子核的半衰期.2.意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度.3.特征：半衰期由的因素决定,跟原子所处的或状态无关.新知探究一、原子核的衰变〈情景1〉一个人特别贫穷，一生虔诚地供奉道教吕祖（吕洞宾），吕洞宾被他的诚意所感动，一天忽然从天上降到他家，看见他家十分贫穷，不禁怜悯他，于是伸出一根手指，指向他庭院中一块厚重的石头，立刻，变化成了金光闪闪的黄金.〈情景2〉晋朝初年，南昌人许逊被朝廷任命为旌阳县令，他看到很多老百姓的租税交不了，非常同情他们，用点石成金的法术，免去百姓的租税.〔思考与讨论1〕以上情景都是“点石成金”的传说，那么在我们生活、生产中有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？答：.【教师说明】1.衰变：原子核放出 α粒子或 β粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变.2.科学、真实的将一种物质变成另一种物质，原来就是原子核的衰变.3.铀238核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核---钍234核，这种放出α粒子的衰变叫做α衰变.〔思考与讨论2〕铀238核α衰变方程如何表示？答：.【教师说明】1.衰变方程式遵守的规律：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒2.α衰变的一般方程：He Y x 424-A 2A z +→-z3.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向.4.核反应的生成物要以实验为基础，不能凭空杜撰出生成物来写核反应方程.〔思考与讨论3〕钍234核（Th 23490）也具有放射性，它能放出一个β粒子（e 01-）而变成Pa 23491（镤），那它进行的是β衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？答：.【教师说明】1.β衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不变但核电荷数应加1.2.β衰变的一般方程：e Y x 01A 1A z -++→z〔思考与讨论4〕原子核里没有电子，那么β衰变中的电子来自哪里？答：.【教师说明】1.这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变，其转化方程：e H n 011110-+→ .2.γ射线是由于原子核在发生α衰变或β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生.3.一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β和γ三种射线. ▲典题精析1. 天然放射性元素23290Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成20882Pb(铅).下列论断中正确的是( )A.铅核比钍核少24个中子B.铅核比钍核少8个质子C.衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变D.衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变[解析]铅核核子数比钍核核子数少24个，而不是中子数少24个，A 项错；铅核质子数为82，钍核质子数为90，故铅核比钍核少8个质子，B 项对；钍核的衰变方程为：23290Th→20882Pb ＋x 42He ＋y －10e ，式中x 、y 分别为α和β的衰变次数.由质量数守恒和电荷数守恒有 4x+208=232，2x-y+82=90，联立两式得x=6，y=4，即衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，C 项错而D 项对.[答案]BD点评：根据β衰变不改变质量数的特点，可依据反应原子核与最终原子核的质量数改变确定α衰变的次数，然后计算出电荷数的改变,由其差值可确定β衰变的次数.二、半衰期〈情景3〉放射性同位素衰变的快慢有一定的规律，即元素的原子核有半数发生衰变有一定的时间.我们有病时服用的不同药物在体内半数发生衰变也有一定的时间，这个时间是决定医生给药剂量、次数的主要依据.〔思考与讨论5〕阅读课本第71页 “半衰期”部分的内容，并思考下列问题：1.放射性元素的衰变有什么规律？2.用什么物理量描述？3.这种描述的对象是什么？（学生可参考课本71页上的氡的衰变图，教师引导）答：.【教师说明】1.放射性元素的原子核，有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期.2.半衰期表示放射性元素的衰变的快慢，不同的放射性元素其半衰期不同.3.半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律.〔思考与讨论4〕放射性元素的半衰期是由什么决定的？不同的放射性元素其半衰期相同吗？ 答：.▲典题精析2.关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的有( )A.是原子核质量减少一半所需的时间B.是原子核有半数发生衰变所需的时间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半衰期D.可以用于测定地质年代、生物年代等[解析]原子核衰变后变成新核,新核与未衰变的核在一起,故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半,故A 错B 正确；衰变快慢由原子核内部因素决定,与原子所处的物理状态或化学状态无关,常用其测定地质年代、生物年代等,故C 错D 正确.[答案]BD点评：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不会改变.三、有关半衰期的计算〔思考与讨论6〕用N 0、m 0分别表示衰变前的原子数目和质量，N 、m 分别表示衰变后剩余的原子核的数目和质量，T 为半衰期，t 表示衰变过程所经历的时间，那么这些物理量之间的关系怎样？答：.▲典题精析3.设镭226的半衰期为1.6×103年，质量为100 g 的镭226经过4.8×103年后，有多少克镭发生衰变？若衰变后的镭变为铅206，则此时镭铅质量之比为多少？[解析]经过三个半衰期，剩余镭的质量为g m m Tt 5.12g 81100210=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛= 已衰变的镭的质量为(100－12.5) g ＝87.5 g设生成铅的质量为m ，则226∶206＝87.5∶m得m ＝79.8 g所以镭铅质量之比为125∶798[答案] : 125∶798点评：要理解半衰期表达式中各物理量的含义，在表达式021m m T t⎪⎭⎫ ⎝⎛=中，m 是指剩余的原子核的量，而不是衰变的量.。

2 放射性元素的衰变
教学目标：
知识与技能：1.知道衰变的概念，知道原子核衰变时遵守的规律．
2．知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的．
3．知道什么是半衰期，知道半衰期的统计意义，会利用半衰期解决相关问题．
过程与方法：1、培养学生从阅读课本中获取知识的能力。

2、培养学生观察分析、归纳总结的能力。

3、经历科学探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养合作
探究能力。

情感态度与价值观：１、总结连续衰变的规律和计算方法，带给学生自我体验的快乐。

２、通过合作探究培养学生的团队精神。

教学重点：α、β衰变的实质及衰变规律
教学难点：参半衰期概念的理解和利用半衰期解决相关问题
教学手段：探究、自主推导、数学归纳
教学环节：
板书设计（学生填写，用于总结本节知识） 一、α、β衰变的实质
1、α衰变的实质核反应方程 H
e
n H 1
21
01122→+
2、β衰变的实质核反应方程 e H n 0
11
11
0-+→ 二、放射性元素的连续衰变规律
Y X D C B
A
→＋m 42He ＋n 0
－1e
列式：B=D+4m A=C +2m-n 三、元素半衰期的应用
元素原质量m ，剩余质量 T t
m m )21(0=
元素原子核个数N ，剩余原子核数 T t
N N )2
1
(0=。

2放射性元素的衰变1 •原子核的衰变i:”i/为r’Aiii亍乔k 入j\P Ed（1）原子核的衰变：原子核放岀《粒子或巳粒子，核电荷数发生变化，变成另一种原子核的过程。

（2）原子核衰变遵循的规律：电荷数和质量数守恒，即衰变前质量数之和等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数之和等于衰变后的电荷数之和。

（3）a衰变：放射性元素的原子核放射出a粒子（质量数减少4,核电荷数减少2），成为新元素原子核的过程。

①衰变方程：次-4二丫+ ； He②0粒子的本质：a粒子本质就是氨核，它由两个质子和两个中子组成。

③a衰变的实质：在放射性元素的原子核中，两个质子和两个中子结合得比较牢固，会作为一个整体从放射性元素原子核中抛射出來，即为放射性元素发生的3衰变（2 ；H + 2 ； n-* : He） o④a衰变后生成的新元素的原子核，其核电荷数比衰变前少2,在元素周期表中的位置向前移动两位。

（4）3衰变：放射性元素的原子核放射出一个B粒子（质量数不变，核电荷数增加1）,成为新元素原子核的过程。

①衰变方程：；乂一出丫 +—仏。

②B粒子的本质：0粒子就是电子。

③B衰变的实质：原子核内的一个中子转化为一个质子，放出一个电子，即Jn-> ： p+-？④B衰变后生成的新元素，其核电荷数比衰变前增加1,在元素周期表屮的位置向后移一位。

（5）丫射线的产生①丫射线产生的机理：放射性的原子核在发生a衰变或B衰变时，会释放能量，使生成的新核处于高能量状态（能级），在向低能级跃迁时，能量以丫光子的形式辐射岀來。

②丫射线是不带电的粒子，因此原子核放射出丫射线，元素在周期表小的位置不变。

【例1-U原子核发生P衰变时，此0粒子是（）A.原子核外的最外层电子B.原子核外的电子跃迁时放岀的光子C.原子核内存在着的电子D.原子核内的一个中子变成一个质子时?放射出的一个电子解析：因原子核是由带正电荷的质子和不带电的屮子组成的，原子核内并不含电子，但在一定条件下，一个中子可以转化成一个质子和一个负电子，一个质子可以转化成一个中子和一个正电子，其转化可用下式表示in-IH+-?e, !H-in+?e0由上式可看出巳粒子（负电子）是原子核内的中子转化而来，正电子是由原子核内的质子转化而来的。

个帅哥帅哥的 ffff2 放射性元素的衰变[学习目标 ] 1.知道放射性现象的本质是原子核的衰变 .2 知道两种衰变的规律，能娴熟的运用衰变规律写出其核的衰变方程.3.认识半衰期的观点， 知道半衰期的统计意义， 能利用半衰期描绘衰变的速度，并能进行简单的计算．一、原子核的衰变 [导学研究 ](1)原子核辐射 α射线和 β射线后会发生什么变化？答案 天然放射性元素的原子核辐射α射线或 β射线，原子核的核电荷数就发生了变化， 变成了另一种原子核，也就是原子核发生了衰变． (2) 原子核衰变过程中切合哪些规律？发生 α衰变时，原子核的电荷数和质量数发生了如何的变化？答案 原子核的衰变切合质量数守恒和电荷数守恒． α粒子的质量数是 4，电荷数是 2，所以发生 α衰变的原子核的质量数减少4，电荷数减少2，新核在元素周期表中的地点向前移AA －44动两位，核反响方程为： Z X → Z －2 Y ＋ 2He.(3) 发生 β 衰变的原子核的电荷数和质量数发生了如何的变化？ β衰变时的核电荷数为何会增添？开释的电子从哪里来的？答案 β粒子的质量数是 0，电荷数是－ 1，所以发生 β衰变的原子核质量数不变，电荷数增加 1，新核在元素周期表中的地点向后挪动一位，核反响方程为： AZ X → A Z ＋1Y ＋ -1e.原子核内固然没有电子， 但核内的质子和中子是能够互相转变的， 当核内的中子转变为质子时， 同时要产生一个电子并从核内开释出来，就形成了 β衰变， 进而新核少了一此中子， 但增添了一个质子，核电荷数增添，并辐射出来一个电子． [知识梳理 ]三种衰变及衰变规律AA －44(1) α衰变： Z X → Z －2 Y ＋ 2He( 新核的质量数减少4，电荷数减少 2.)本质：原子核中， 2 此中子和 2 个质子联合得比较坚固，有时会作为一个整体从较大的原子 核中被开释出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．A0(2) β衰变：Z X → A Z＋1Y ＋-1 e(新核的质量数不变，电荷数增添 1.)本质：原子核中的中子转变为一个质子且放出一个电子即β粒子，使电荷数增添1，β衰变不改变 (填“改变”或“不改变”)原子核的质量数，其转变方程为：10n→11 H＋-1e.(3)衰变规律：衰变过程按照电荷数守恒和质量数守恒．(4) γ射线是在α衰变或β衰变过程中陪伴而生的，且γ粒子是不带电的粒子，所以γ射线并不影响原子核的电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的地点．238234[即学即用 ]原子核92U经放射性衰变①变为原子核90Th，既而经放射性衰变②变为原子核23491Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变①、②和③挨次为()A ．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变D．α衰变、β衰变和α衰变答案A分析238①2344，电荷数少2，说明①为92U――→ 90Th，质量数少②23491Pa，质子数加③1，说α衰变；23490Th――→1，说明②为β衰变；23491Pa――→23492U，质子数加明③ 为β衰变．应选A.二、对半衰期的理解[ 导学研究 ](1) 什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能依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批原子核有多半发生衰变所用的时间的统计规律，故没法展望单个原子核或几个特定原子核的半衰期．(2) 某放射性元素的半衰期为 4 天，如有 100 个这样的原子核，经过 4 天后还剩50 个，这类说法对吗？答案 半衰期是大批放射性元素的原子核衰变时所按照的统计规律，不可以用于少许的原子核发生衰变的状况，所以，经过4 天后， 100 个原子核有多少发生衰变是不可以确立的，所以这种说法不对．(3) 放射性元素的半衰期由什么决定？可否经过增大压强或提高温度加快某种放射性元素衰变的速度？答案放射性元素衰变的快慢由原子核内部要素决定．跟原子所处的物理状态 (如温度、压强) 或化学状态 (如单质、化合物 )没关；不可以经过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度，也不可以经过物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度．[知识梳理 ] 对半衰期的理解：(1) 半衰期：放射性元素的原子核有多半发生衰变所需的时间．不一样的放射性元素，半衰期不一样．(2) 注意以下两点：①对于同一种元素，其半衰期是必定的，不论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不一样元素的半衰期不一样，有的差异很大．②半衰期是一种统计规律． 对于大批的原子核发生衰变才拥有本质意义， 而对于少许的原子核发生衰变，该统计规律不再合用．(3) 半衰期公式ttN 余＝N 原( 1 ) ， m 余 ＝ m 原 (1) ，此中 τ为半衰期．2 2 [即学即用 ]以下对于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的选项是()A ．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B ．把放射性元素放在低温处，能够减缓放射性元素的衰变C ．放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态没关，它是一个统计规律，只对大批的原子核才合用D ．氡的半衰期是 3.8 天，如有 4 个氡原子核，则经过 7.6 天后只剩下一个氡原子核答案C分析放射性元素的半衰期与其是单质仍是化合物没关，与所处的物理、化学状态没关，只取决于原子核的内部要素，故 A 、B 错；半衰期是一个统计规律，对于少许的原子核不合用，故C对，D错．一、衰变方程及衰变次数的计算例 123892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？206238(2)82Pb与 92U对比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．分析(1)设23892U 衰变为20682Pb 经过 x 次α衰变和 y 次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝ 206＋4x①92＝ 82＋2x－ y②联立①②解得 x＝ 8，y＝ 6.即一共经过8 次α衰变和 6 次β衰变．(2)因为每发生一次α衰变质子数和中子数均减少 2，每发生一次β衰变中子数少 1，而质子数增添1，故20682Pb 较23892U 质子数少 10，中子数少 22.(3)0衰变方程为23892U→20682Pb＋ 824He＋ 6－1e.答案 (1)8 6 (2)10 个 22 个(3)23892U→20682Pb＋ 824He ＋ 6－1e总结提高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．2．确立原子核衰变次数的方法与技巧：(1) 方法 1：设放射性元素 AA ′Z X 经过 n 次 α衰变和 m 次 β衰变后，变为稳固的新元素Z ′ Y ，则衰变方程为：AA ′4Z X―→ Z ′ Y ＋ n 2He ＋ m 0－ 1e依据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A ＝ A ′＋ 4n ， Z ＝ Z ′ ＋2n － m.因而可知，确立衰变次数可归纳为解一个二元一次方程组．(2) 方法 2：先由质量数的改变确立 α衰变的次数 (这是因为 β衰变的次数是多少对证量数没有影响 )，而后依据衰变规律确立 β衰变的次数．232针对训练 1 (多项选择 )天然放射性元素90Th( 钍 )经过一系列 α衰变和 β衰变以后，变为20882Pa(铅 )．以下说法中正确的选项是( )A ．衰变的过程共有 6 次 α衰变和 4 次 β衰变B ．铅核比钍核少 8 个质子C ． β衰变所放出的电子来自原子核核外轨道D ．钍核比铅核多 24 此中子答案 AB分析因为 β衰变不会惹起质量数的减少，故可先依据质量数的减少确立 α衰变的次数为： x ＝232－ 208＝ 6，再联合核电荷数的变化状况和衰变规律来判断 β 衰变的次数应知足： 2x4 －y ＝ 90－ 82＝ 8，y ＝ 2x － 8＝ 4.钍 232 核中的中子数为 232－90＝ 142，铅 208 核中的中子数为 208－ 82＝ 126，所以钍核比铅核多 16 此中子，铅核比钍核少8 个质子．因为物质的衰变与元素的化学状态没关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内，所以选项A 、B 正确．二、对半衰期的理解及相关计算例 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害，它是世界卫生组织宣布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是22286Rn →21884Po ＋________.已知22286Rn的半衰期约为 3.8 天，则约经过 ________天， 16 g 的 22286Rn 衰变后还剩 1 g.分析 依据核反响过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反响的另一种生成物为4He.根t据 m 余＝ m 原1得t＝ 4，代入τ＝3.8 天，解得 t＝ 3.8× 4 天＝ 15.2 天．2τ4答案2He15.2针对训练 2(多项选择 )14C 发生放射性衰变为为14N ，半衰期约 5 700 年．已知植物存活时期，其体内14N 与12C 的比率不变；生命活动结束后，14C 的比率连续减少．现经过丈量得悉，某古木样品中14C 的比率正好是现代植物所制样品的二分之一．以下说法正确的选项是()A ．该古木的年月距今约 5 700 年B．12C、13C、14C 拥有同样的中子数C．14C 衰变为14N 的过程中放出β射线D．增添样品丈量环境的压强将加快14C 的衰变答案AC分析节余的141，表示经过了一个半衰期， A 正确；12C、1314C 占2C、 C 的质子数同样，质量数不一样，中子数不一样， B 错误；14C 变为14N，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C 正确；半衰期不受外界环境影响，D 错误．1． (多项选择 )对于原子核的衰变和半衰期，以下说法正确的选项是()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多半发生衰变所需要的时间C．发生α衰变时产生的新原子核在周期表中的地点向右挪动 2 位D．发生β衰变时产生的新原子核在周期表中的地点向右挪动 1 位答案 BD2．以下相关半衰期的说法正确的选项是()二位分为GregB．放射性元素的样品不停衰变，跟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，能够减慢放射性元素的衰变速度D．降低温度或增大压强，让该元素与其余物质形成化合物，均可减小衰变速度答案A分析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核多半发生衰变所需的时间，它反应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己要素决定，与它所处的物理、化学状态没关，故 A 正确， B、 C、 D 错误．3．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 的含量大概还有 ()m mA. 4B. 8m mC.16D.32答案Ct分析依据半衰期公式m 余＝m 原1，将题目中的数据代入可得 C 正确， A 、B、 D 错误．24．碘 131 核不稳固，会发生β衰变，其半衰期为8 天．(1) 碘 131 核的衰变方程：131X 表示)．53I→______________(衰变后的元素用(2)大批碘 131 原子经过 ________天 75%的碘 131 核发生了衰变．分析(1)依据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：13153I→13154X＋0-1e；(3) 每经 1 个半衰期，有多半原子核发生衰变，经 2 个半衰期将节余1，即有 75%核的原子发4生衰变，故经过的时间为16 天．答案(1) 13154X ＋0-1e(2)16一、选择题 (1～8 为单项选择题， 9～ 10 为多项选择题 )1．对于放射性元素的α衰变和β衰变，以下说法中正确的选项是 ()A ．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增添4C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1D．原子核每放出一个β粒子，原子序数增添1答案 D分析发生一次α衰变，核电荷数减少 2，质量数减少 4，原子序数减少 2；发生一次β衰变，核电荷数增添 1，原子序数增添 1.2．对于放射性元素的半衰期，以下说法正确的选项是()A．原子核所有衰变所需要的时间的一半B．原子核有多半发生衰变所需要的时间C．相对原子质量减少一半所需要的时间D．元素质量减少一半所需要的时间答案B分析原子核有多半发生衰变所需的时间叫半衰期，它与原子核所有衰变所需时间的一半不同，放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核．发生不一样的衰变，其质量数减少规律不一样，原子核衰变时，本来的放射性元素原子核的个数不停减少，那么放射性元素的原子核的质量也不停减少，故上述选项只有 B 正确．3．放射性元素氡 (22286Rn)经α衰变为为钋 (21884Po)，半衰期约为 3.8 天，但勘察表示，经过漫长的地质年月后，当前地壳中仍存在天然的含有放射性元素22286Rn的矿石，其原由是()222A ．当前地壳中的86Rn主要来自于其余放射性元素的衰变B．在地球形成的早期，地壳中元素22286Rn的含量足够高C．当衰变产物21884Po 累积到必定量此后，21884Po的增添会减慢22286Rn的衰变进度答案A分析元素半衰期的长短由原子核自己要素决定，与原子所处的物理、化学状态以及四周环境、温度没关， C、D 错；即便元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年月，地壳中也几乎没有氡了，必定是来自于其余放射性元素的衰变，故 A 对，B错．4．人们在海水中发现了放射性元素钚239239239( 94Pu).94Pu可由铀239( 92U)经过n次β衰变而产生，则 n 为 ()A ． 2B ． 239 C． 145 D． 92答案A分析β衰变规律是质量数不变，质子数增添1，23994Pu 比23992U 质子数增添 2，所以发生2 次β衰变， A 正确．5．近来几年，科学家在超重元素的探测方面获得了重要进展.1996 年，科学家们在研究某两个重离子联合成超重元素的反响时，发现生成的超重元素的核AZ X经过6次α衰变后的产物是253100Fm.由此能够判断生成的超重元素的原子序数和质量数分别是()A ． 124、 259B． 124、 265C． 112、 265D． 112、 277答案D分析题中的核Z A X 经过 6 次α衰变后成为100253Fm，注意到100253Fm 的电荷数为 100，质量数为253，每发生一次α衰变质量数减少 4，电荷数减少 2.由质量数和电荷数守恒有A＝ 4× 6＋253＝ 277，Z＝ 2× 6＋ 100＝112，所以选项 D 正确．6．放射性同位素钍232 经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为23222090Th→86Rn＋xα＋yβ，此中()A ． x＝ 1， y＝ 3B． x＝ 2， y＝3 C． x＝ 3， y＝ 1D． x＝ 3，y＝ 2答案D分析依据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可列方程232＝ 220＋ 4x，解得 x＝90＝ 86＋ 2x－ y，3， y＝ 2.故答案为 D.7．放射性同位素 241没有衰变，它的半衰期是 ()11Na 的样品经过6 小时还剩下 8A ．2 小时B ． 1.5 小时C ． 1.17 小时D ． 0.75 小时答案A1分析 放射性元素衰变一半所用的时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下4， 再经一个半衰期这1又会衰变一半， 只剩 1，所以题中所给的 6 小时为三个半衰期的时间， 因4 8而该放射性同位素的半衰期应是2 小时．8．美国科研人员正在研制一种新式镍铜长效电池，它是采纳半衰期长达 100 年的放射性同63位素镍 63(28Ni) 和铜两种金属作为长寿命电池的资料，利用镍 63 发生 β衰变时开释电子给铜片，把镍 63 和铜片作电池两极，外接负载为负载供给电能．下边相关该电池的说法正确的是()A ．镍 63 的衰变方程是 2863Ni ―→6327Cu ＋ 0－ 1eB ．镍 63 的衰变方程是 636428Ni ―→ 29Cu ＋ 0－ 1eC ．外接负载时镍 63 的电势比铜片高D ．该电池内电流方向是从镍片到铜片答案C分析 镍 63 的衰变方程为636328Ni ―→29Cu ＋ －1 e ，选项 A 、B 错误．电流方向为正电荷定向挪动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项 C 对，D 错．9．由原子核的衰变规律可知()A ．放射性元素一次衰变就同时产生 α射线和 β射线B ．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质与本来的核的化学性质同样C ．放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态没关D ．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，电荷数减少 1答案CD分析由放射性元素的衰变本质可知，不行能同时发生 α衰变和 β衰变，故 A 错；衰变后变为新元素，化学性质不一样，故 B 错；衰变快慢与物理，化学状态没关，C 对；正电子质量数为 0，故 D 对．10．在匀强磁场中， 一个本来静止的原子核发生了衰变，获取两条如图 1 所示的径迹， 图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出的光子的能量，则以下说法正确的选项是()图 1A ．发生的是 β衰变， b 为 β粒子的径迹B ．发生的是 α衰变， b 为 α粒子的径迹C ．磁场方向垂直于纸面向外D ．磁场方向垂直于纸面向内答案AD分析 从轨迹能够看出两粒子的运动方向不一样， 但开始运动的瞬时受力方向同样，说明电流方向同样， 即发生了 β衰变， 在磁场中受力向上， 由左手定章能够判断出磁场方向垂直纸面向内， A 、 D 选项正确．二、非选择题11．某放射性元素原为 8 g ，经 6 时节间已有 6 g 发生了衰变， 今后它再衰变 1 g ，还需几日？答案3 天分析 8 g 放射性元素已衰变了6 g ，还有 2 g 没有衰变，此刻要求在 2 g 的基础上再衰变 1 g ，即再衰变一半，故找出元素衰变的半衰期便可得出结论． 由半衰期公式 m 余 ＝m 原t得 8－6＝8×12t12t＝ 2τ即放射性元素从8 g 衰变了 6 g 余下 2 g 时需要 2 个半衰期．因为 t＝ 6 天，所以τ＝t＝ 3 天，即半衰期是 3 天．2而余下的 2 g 衰变 1 g 需 1 个半衰期τ＝ 3 天．12．放射性同位素146C 被考古学家称为“碳钟”，它可用来判断古生物体的年月，此项研究获取 1960 年诺贝尔化学奖．(1) 宇宙射线中高能量的中子遇到空气中的氮原子后，会形成很不稳固的146C，它很简单发生衰变，放出β射线变为一个新核，其半衰期为 5 730 年．试写出此核反响方程．(2) 若测得一古生物遗骸中的146C含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年月约有多少年？答案(1)141141 7N＋0n→ 6C＋ 1H146C→147N＋-1 e(2)17 190 年分析(1)核反响方程为141141141407N＋0n→ 6C＋1H，6C→7N＋－1e；(2)活体中的146C含量不变，生物死亡后，遗骸中的146C按衰变规律变化，设活体中146C的含量为 N 原，遗骸中的146C 含量为 N 余，由半衰期的定义得：1t1t)，N 余＝N 原(，即 0.125＝ ( )22所以t＝3，τ＝5 730年，则 t＝ 17 190 年．τ。

第2节放射性元素的衰变1．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。

2．α衰变：23892U→23490Th＋42He3．β衰变：23490Th→23491Pa＋0－1e4．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做这种元素的半衰期。

一、原子核的衰变1．定义原子核放出α粒子或β粒子，则核电荷数变了，变成另一种原子核，这种变化称为原子核的衰变。

2．衰变分类(1)α衰变：放出α粒子的衰变。

(2)β衰变：放出β粒子的衰变。

3．衰变方程238U→23490Th＋42He92234Th→23491Pa＋0－1e。

904．衰变规律(1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。

(2)当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射。

这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β和γ三种射线。

二、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．决定因素放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。

不同的放射性元素，半衰期不同。

3．应用利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、推断时间。

1．自主思考——判一判(1)原子核发生α衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4。

(√)(2)原子核发生β衰变时，原子核的质量不变。

(×)(3)原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒。

(√)(4)半衰期就是放射性元素全部衰变所用时间的一半。

(×)(5)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律。

(√)(6)半衰期可以通过人工进行控制。

(×)2．合作探究——议一议(1)发生β衰变时，新核的电荷数变化多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？提示：根据β衰变方程23490Th→23491Pa＋0－1e知道，新核核电荷数增加了1个，原子序数增加1个，故在元素周期表上向后移了1位。

(2)放射性元素衰变有一定的速率。

镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年，有人说：10 g镭226经过1 620年有一半发生衰变，镭226还有5 g，再经过1 620年另一半镭226也发生了衰变，镭226就没有了。

[目标定位] 1.知道原子核的衰变.2.知道两种衰变的规律及实质，并能熟练写出衰变方程.3.理解半衰期的统计意义.一、原子核的衰变1.定义：原子核放出______________或________________，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变.原子核衰变时电荷数和质量数都________.2.衰变类型(1)α衰变：原子核放出α粒子的衰变，进行α衰变时，质量数________，电荷数__________________，238U的α衰变方程：23892U→23490Th＋________________.92(2)β衰变：原子核放出β粒子的衰变，进行β衰变时，质量数______，电荷数______________，23490Th 的β衰变方程：23490Th→23491Pa＋________________3.衰变规律：______________守恒，______________守恒.深度思考原子核是由质子和中子构成的，那么在衰变时，为什么会放出α粒子？β粒子又从何而来？γ射线呢？例1原子核23892U经放射性衰变①变为原子核23490 Th，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变①、②和③依次为()A.α衰变、β衰变和β衰变B.β衰变、α衰变和β衰变C.β衰变、β衰变和α衰变D.α衰变、β衰变和α衰变例223892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)20682Pb与23892U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程.衰变次数的分析计算方法：(1)依据：电荷数和质量数守恒.(2)方法：根据β衰变不改变质量数的特点，可根据反应先后质量数的变化先确定α衰变的次数，然后计算出电荷数的改变，由其差值可确定β衰变的次数.二、半衰期1.放射性元素的原子核有________发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期.2.放射性元素衰变的快慢是由________________________的因素决定的，跟原子所处的______________________和____________________没有关系.3.半衰期是一个____________概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时刻衰变的可能性，因此，半衰期只适用于______________原子核.例3(多选)14C发生放射性衰变为14N，半衰期约5700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的比例持续减少.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5700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β射线 D.增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变针对训练 某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )A.11.4天B.7.6天C.5.7天D.3.8天1.(原子核的衰变)下列说法中正确的是( ) A.β衰变放出的电子来自组成原子核的电子 B.β衰变放出的电子来自原子核外的电子 C.α衰变说明原子核中含有α粒子D.γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波2.(原子核的衰变)(多选)23892U 是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图1所示，可以判断下列说法正确的是( )A.图中a 是84，b 是206B.Y 是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的C.Y和Z是同一种衰变D.从X衰变中放出的射线电离性最强3.(半衰期的理解及计算)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4.(半衰期的理解及计算)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线.下列说法正确的是()A.碘131释放的β射线由氦核组成B.铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C.与铯137相比，碘131衰变更慢D.铯133和铯137含有相同的质子数提醒：完成作业第十九章 2[答案]精析一、知识梳理1.α粒子β粒子守恒2.(1)减少4减少242He(2)不变增加10－1e3.电荷数质量数深度思考α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，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释放出来.β衰变的实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：10n―→11H＋0－1e.γ射线是在发生α或β衰变过程中伴随产生的，且γ射线是不带电的，因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，不会改变元素在周期表中的位置.典例精析例1A[根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点，23892U核与23490Th核比较可知，衰变①的另一产物为42He，所以衰变①为α衰变，选项B、C错误；23491Pa核与23492U核比较可知，衰变③的另一产物为0－1e，所以衰变③为β衰变，选项A正确，D错误.]例2(1)8次α衰变，6次β衰变(2)10个22个(3)见[解析][解析](1)设23892U衰变为20682Pb经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x ①92＝82＋2x－y ②联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变.(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增加1，故20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.二、知识梳理1.半数2.核内部自身化学状态外部条件3.统计 大量的 典例精析例3 AC [剩余的碳14占12，表明经过了一个半衰期，A 正确；碳14、13、12的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B 错误；碳14变为氮14，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C 正确；半衰期不受外界环境影响，D 错误.]针对训练 D [由于经过了11.4天还有18没有衰变，由半衰期计算公式m ＝⎝⎛⎭⎫12n m 0，可说明该放射性元素经过了3个半衰期，即可算出半衰期是3.8天，故D 正确.] 对点检测自查自纠1.D [原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，A 、B 错误；α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起从原子核中释放出来，γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故D 正确.]2.AC [21083Bi 衰变成210 a Po ，质量数不变，可知发生的是β衰变，则电荷数多1，可知a ＝84，21083Bi衰变成b 81Tl ，知电荷数少2，发生的是α衰变，质量数少4，则b ＝206，故A 正确，B错误.Z 衰变，质量数少4，发生的是α衰变，Y 和Z 是同一种衰变，故C 正确.从X 衰变中放出的射线是β射线，电离能力不是最强，故D 错误.]3.A [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本身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A 正确，B 、C 、D 错误.]4.D [解答本题时要把握以下几点：(1)半衰期的长短代表了衰变的慢快.(2)光子能量大小由频率高低决定.(3)同位素的核电荷数相同.β射线是高速运动的电子流，不是氦原子核，A 错误；γ射线的频率大于可见光的频率，根据E ＝hν可知，γ射线光子能量大于可见光光子能量，B 错误；半衰期越短，衰变越快，C 错误；铯133和铯137都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所以D 正确.]。

2放射性元素的衰变[学习目标] 1.知道放射性现象的实质是原子核的衰变.2知道两种衰变的规律，能熟练的运用衰变规律写出其核的衰变方程.3.了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期描述衰变的速度，并能进行简单的计算．一、原子核的衰变[导学探究](1)原子核辐射α射线和β射线后会发生什么变化？答案天然放射性元素的原子核辐射α射线或β射线，原子核的核电荷数就发生了变化，变成了另一种原子核，也就是原子核发生了衰变．(2)原子核衰变过程中符合哪些规律？发生α衰变时，原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？答案原子核的衰变符合质量数守恒和电荷数守恒．α粒子的质量数是4，电荷数是2，所以发生α衰变的原子核的质量数减少4，电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移Y＋42He.动两位，核反应方程为：A Z X→A－4Z－2(3)发生β衰变的原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？β衰变时的核电荷数为什么会增加？释放的电子从哪里来的？答案β粒子的质量数是0，电荷数是－1，所以发生β衰变的原子核质量数不变，电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位，核反应方程为：A Z X→A Z＋1Y＋0-1e.原子核内虽然没有电子，但核内的质子和中子是可以相互转化的，当核内的中子转化为质子时，同时要产生一个电子并从核内释放出来，就形成了β衰变，从而新核少了一个中子，但增加了一个质子，核电荷数增加，并辐射出来一个电子．[知识梳理]三种衰变及衰变规律(1)α衰变：A Z X→A－4Y＋42He(新核的质量数减少4，电荷数减少2.)Z－2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α衰变现象．(2)β衰变：A Z X →A Z ＋1Y ＋0-1e(新核的质量数不变，电荷数增加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β粒子，使电荷数增加1，β衰变不改变(填“改变”或“不改变”)原子核的质量数，其转化方程为：10n →11H ＋0-1e.(3)衰变规律：衰变过程遵循电荷数守恒和质量数守恒．(4)γ射线是在α衰变或β衰变过程中伴随而生的，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置．[即学即用] 原子核238 92U 经放射性衰变①变为原子核23490Th ，继而经放射性衰变②变为原子核234 91Pa ，再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变①、②和③依次为()A ．α衰变、β衰变和β衰变B ．β衰变、α衰变和β衰变C ．β衰变、β衰变和α衰变D ．α衰变、β衰变和α衰变 答案 A 解析23892U ――→①234 90Th ，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变；234 90Th ――→②234 91Pa ，质子数加1，说明②为β衰变；23491Pa ――→③234 92U ，质子数加1，说明③为β衰变．故选A. 二、对半衰期的理解[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半衰期．(2)某放射性元素的半衰期为4天，若有100个这样的原子核，经过4天后还剩50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，100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．(3)放射性元素的半衰期由什么决定？能否通过增大压强或提高温度加快某种放射性元素衰变的速度？答案 放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定．跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关；不能通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度，也不能通过物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度． [知识梳理] 对半衰期的理解：(1)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．不同的放射性元素，半衰期不同．(2)注意以下两点：①对于同一种元素，其半衰期是一定的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期不同，有的差别很大．②半衰期是一种统计规律．对于大量的原子核发生衰变才具有实际意义，而对于少量的原子核发生衰变，该统计规律不再适用． (3)半衰期公式N 余＝N 原(12)tτ，m 余＝m 原(12)t τ，其中τ为半衰期．[即学即用] 下列关于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的是( ) A ．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长 B ．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C ．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D ．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 答案 C解析放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素，故A、B错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用，故C对，D错．一、衰变方程及衰变次数的计算例123892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)20682Pb与23892U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程．解析(1)设23892U衰变为20682Pb经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x ①92＝82＋2x－y ②联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增加1，故20682Pb较23892U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.答案(1)86(2)10个22个(3)23892U→20682Pb＋842He＋60－1e总结提升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．2．确定原子核衰变次数的方法与技巧：(1)方法1：设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z ′Y ，则衰变方程为：A Z X ―→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m .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)方法2：先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数是多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．针对训练1 (多选)天然放射性元素232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成20882Pa(铅)．下列说法中正确的是()A ．衰变的过程共有6次α衰变和4次β衰变B ．铅核比钍核少8个质子C ．β衰变所放出的电子来自原子核核外轨道D ．钍核比铅核多24个中子 答案 AB解析 由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：x ＝232－2084＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数应满足：2x－y ＝90－82＝8，y ＝2x －8＝4.钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子．由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内，所以选项A 、B 正确． 二、对半衰期的理解及有关计算例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222 86Rn →218 84Po ＋________.已知22286Rn的半衰期约为3.8天，则约经过________天，16 g 的222 86Rn 衰变后还剩1 g.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42He.根据m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ得tτ＝4，代入τ＝3.8天，解得t ＝3.8×4天＝15.2天． 答案 42He 15.2针对训练2 (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14N 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少．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β射线 D ．增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变 答案 AC解析 剩余的14C 占12，表明经过了一个半衰期，A 正确；12C 、13C 、14C 的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B 错误；14C 变为14N ，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C 正确；半衰期不受外界环境影响，D 错误．1．(多选)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α衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向右移动2位D ．发生β衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向右移动1位 答案 BD2．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．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.m 4 B.m 8 C.m 16 D.m 32答案 C解析 根据半衰期公式m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12tτ，将题目中的数据代入可得C 正确，A 、B 、D 错误． 4．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．(1)碘131核的衰变方程：131 53I →______________(衰变后的元素用X 表示)． (2)大量碘131原子经过________天75%的碘131核发生了衰变．解析 (1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：131 53I →131 54X ＋0 -1e ；(3)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余14，即有75%核的原子发生衰变，故经过的时间为16天． 答案 (1) 131 54X ＋-1e(2)16一、选择题(1～8为单选题，9～10为多选题)1．关于放射性元素的α衰变和β衰变，下列说法中正确的是()A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1D．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1答案 D解析发生一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次β衰变，核电荷数增加1，原子序数增加1.2．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是()A．原子核全部衰变所需要的时间的一半B．原子核有半数发生衰变所需要的时间C．相对原子质量减少一半所需要的时间D．元素质量减少一半所需要的时间答案 B解析原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期，它与原子核全部衰变所需时间的一半不同，放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核．发生不同的衰变，其质量数减少规律不同，原子核衰变时，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，那么放射性元素的原子核的质量也不断减少，故上述选项只有B正确．3．放射性元素氡(22286Rn)经α衰变成为钋(21884Po)，半衰期约为3.8天，但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素22286Rn的矿石，其原因是()A．目前地壳中的22286Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B．在地球形成的初期，地壳中元素22286Rn的含量足够高C．当衰变产物21884Po积累到一定量以后，21884Po的增加会减慢22286Rn的衰变进程D.22286Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期答案 A解析 元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关，C 、D 错；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，故A 对，B 错．4．人们在海水中发现了放射性元素钚(239 94Pu). 239 94Pu 可由铀239(239 92U)经过n 次β衰变而产生，则n 为( )A ．2B ．239C ．145D ．92 答案 A解析 β衰变规律是质量数不变，质子数增加1，239 94Pu 比239 92U 质子数增加2，所以发生2次β衰变，A 正确．5．最近几年，科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.1996年，科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核A Z X 经过6次α衰变后的产物是253100Fm.由此可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是( ) A ．124、259 B ．124、265 C ．112、265 D ．112、277答案 D解析 题中的核A Z X 经过6次α衰变后成为253100Fm ，注意到253100Fm 的电荷数为100，质量数为253，每发生一次α衰变质量数减少4，电荷数减少2.由质量数和电荷数守恒有A ＝4×6＋253＝277，Z ＝2×6＋100＝112，所以选项D 正确．6．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为232 90Th →22086Rn ＋x α＋y β，其中( )A ．x ＝1，y ＝3B ．x ＝2，y ＝3C ．x ＝3，y ＝1D ．x ＝3，y ＝2答案 D解析 根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可列方程⎩⎪⎨⎪⎧232＝220＋4x ，90＝86＋2x －y ，解得x ＝3，y ＝2.故答案为D.7．放射性同位素2411Na 的样品经过6小时还剩下18没有衰变，它的半衰期是( )A ．2小时B ．1.5小时C ．1.17小时D ．0.75小时答案 A解析 放射性元素衰变一半所用的时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下14，再经一个半衰期这14又会衰变一半，只剩18，所以题中所给的6小时为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2小时．8．美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是( )A ．镍63的衰变方程是6328Ni ―→6327Cu ＋0－1eB ．镍63的衰变方程是6328Ni ―→6429Cu ＋0－1eC ．外接负载时镍63的电势比铜片高D ．该电池内电流方向是从镍片到铜片 答案 C解析 镍63的衰变方程为6328Ni ―→6329Cu ＋0－1e ，选项A 、B 错误．电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项C 对，D 错． 9．由原子核的衰变规律可知( )A ．放射性元素一次衰变就同时产生α射线和β射线B ．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质与原来的核的化学性质相同C ．放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关D ．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，电荷数减少1 答案 CD解析 由放射性元素的衰变实质可知，不可能同时发生α衰变和β衰变，故A 错；衰变后变为新元素，化学性质不同，故B 错；衰变快慢与物理，化学状态无关，C 对；正电子质量数为0，故D 对．10．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生了衰变，得到两条如图1所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出的光子的能量，则下列说法正确的是( )图1A ．发生的是β衰变，b 为β粒子的径迹B ．发生的是α衰变，b 为α粒子的径迹C ．磁场方向垂直于纸面向外D ．磁场方向垂直于纸面向内答案 AD解析 从轨迹可以看出两粒子的运动方向不同，但开始运动的瞬间受力方向相同，说明电流方向相同，即发生了β衰变，在磁场中受力向上，由左手定则可以判断出磁场方向垂直纸面向内，A 、D 选项正确．二、非选择题11．某放射性元素原为8 g ，经6天时间已有6 g 发生了衰变，此后它再衰变1 g ，还需几天？ 答案 3天解析 8 g 放射性元素已衰变了6 g ，还有2 g 没有衰变，现在要求在2 g 的基础上再衰变1 g ，即再衰变一半，故找出元素衰变的半衰期就可得出结论．由半衰期公式m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12tτ得8－6＝8×⎝⎛⎭⎫12t τt τ＝2 即放射性元素从8 g 衰变了6 g 余下2 g 时需要2个半衰期．因为t ＝6天，所以τ＝t 2＝3天，即半衰期是3天． 而余下的2 g 衰变1 g 需1个半衰期τ＝3天．12．放射性同位素14 6C 被考古学家称为“碳钟”，它可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，会形成很不稳定的14 6C ，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年．试写出此核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？答案 (1)14 7N ＋10n →14 6C ＋11H14 6C →14 7N ＋0 -1e (2)17 190年解析 (1)核反应方程为14 7N ＋10n →14 6C ＋11H ，14 6C →14 7N ＋0－1e ；(2)活体中的14 6C 含量不变，生物死亡后，遗骸中的14 6C 按衰变规律变化，设活体中14 6C 的含量为N 原，遗骸中的14 6C 含量为N 余，由半衰期的定义得：N 余＝N 原(12)t τ，即0.125＝(12)tτ， 所以t τ＝3，τ＝5 730年，则t ＝17 190年．。

§19.2放射性元素的衰变导学案班级_____姓名_____学号_____小组_____ 【学习目标】1、知道放射现象的实质是原子核的衰变2、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律3、理解半衰期的概念 【重点、难点】1、原子核的衰变规律及半衰期2、半衰期描述的对象【合作探究】一、原子核的衰变1.定义：原子核自发地放出某种粒子而转变成 的变化称为原子核的衰变.可分为 、 ，并伴随着γ射线放出. 2.分类：（1）α衰变：铀238发生α衰变的方程为： ，每发生一次α衰变，核电荷数减小 ，质量数减少 .α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个 和两个 组成的粒子（即氦核）.（2）β衰变：钍234发生β衰变的方程为： ，每发生一次β衰变，核电荷数增加 ，质量数 .β衰变的实质是元素的原子核内的一个 变成 时放射出一个 （核内110011n H e -→+）. （3）γ射线是伴随 衰变或 衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的 数和 数.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出 .3.规律：原子核发生衰变时，衰变前后的 和 都守恒.请写出α衰变和β衰变的方程式（通式）： 注意：元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的.（练一练：课本73页2、3题请写出衰变方程式）4.衰变的实质练习1： 经过一系列α衰变和β衰变后，可以变成稳定的元素铅206 ，问这一过程α衰变和β衰变次数？练习2：静止在垂直纸面向里匀强磁场中的放射性元素的原子核U238在衰变时向外放出一个α粒子产生了一个新的原子核钍Th234，若已知α粒子速方向与磁场方向垂直求：（1）α粒子和新核轨道半径之比？ （2）请画出α粒子和新核大致的运动轨迹?U 23892)(20682Pb练习3：静止在垂直纸面向里的匀强磁场中的放射性元素的原子核Th234在衰变时向外放出一个β粒子产生了一个新的原子核Pa234，若已知β粒子速度方向与磁场方向垂直求：（1）β粒子和新核轨道半径之比？（2）请画出β粒子和新核大致的运动轨迹?二、半衰期1.定义：放射性元素的原子核有发生衰变所需的时间叫做原子核的半衰期.2.意义：反映了核衰变过程的程度.3.半衰期的常用公式：4.特征：半衰期由的因素决定,跟原子所处的或状态无关. 【当堂检测】1、配平下列方程23492U→23090Th+( )23490U→23491Pa+( )2、钍232（23290Th）经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208（20882Pb）某原子核的中子数为138，经过5次α衰变和4次β衰变后，中子数变为_________。

物理新人教版选修3-5192放射性元素的衰变放射性元素的衰变是指原子核自发地发生变化，放出放射性粒子或电磁辐射的过程。

这种自发变化会导致原子核的质量和/或电荷发生变化，从而使元素转变成另一种元素。

放射性衰变是放射性物质持续放射能量的原因，也是现代核物理和核工业研究的重要基础。

放射性衰变可以分为三个主要类型：α衰变、β衰变和γ衰变。

α衰变是指原子核放出α粒子（由两个质子和两个中子组成的氦核），导致原子核质量减小两个质子和两个中子，原子序数减少2、β衰变是指原子核放出β粒子（电子或正电子），导致原子核中的中子转变成质子（或质子转变成中子），原子序数增加1、γ衰变是指原子核处于激发态的高能级转变到低能级时，放出γ射线，不改变原子核的质量和原子序数。

以铀系列为例，铀238（U-238）经过一系列衰变逐步转变成稳定的铅206（Pb-206）。

被称为“钍系列”的钍232（Th-232）也经过一系列衰变最终转变成稳定的铅208（Pb-208）。

这种放射性衰变过程是放射性同位素的自然变化，其速率是稳定的，通常用半衰期来表示。

半衰期是指在半数原子核发生衰变的时间长度。

放射性元素的衰变不仅在研究核物理和核工业中有重要应用，还在医学诊断和治疗中发挥着重要作用。

例如，放射性同位素碘131（I-131）可用于甲状腺扫描和治疗，放射性同位素锶89（Sr-89）可用于骨转移癌的治疗。

放射性同位素砷74（As-74）可用于检测器官移植和抗癌药物的代谢。

此外，放射性元素的衰变还有一些应用领域。

例如，碳14（C-14）的衰变可用来确定古代物体的年龄。

放射性同位素铯137（Cs-137）可用于土壤污染的测量和辐射源的照射。

放射性同位素氚3（T-3）可用于水污染的测量。

放射性元素的衰变是一种不稳定的过程，可以被外界条件（如温度、压力和化学环境）所影响。

这也为放射性物质的储存和处理提出了挑战。

目前，人们正在努力研究和开发更安全的方式来管理放射性废物和控制核能的使用。

放射性元素的衰变★新课标要求（一）知识与技能1、知道放射现象的实质是原子核的衰变2、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律3、理解半衰期的概念（二）过程与方法1、能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）（三）情感、态度与价值观通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。

★教学重点原子核的衰变规律及半衰期★教学难点半衰期描述的对象★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课教师：同学们有没有听说过点石成金的传说，或者将一种物质变成另一种物质。

学生讨论非常活跃，孙悟空，八仙，神仙；魔术，街头骗局。

点评：通过这样新颖的课题引入，给学生创设情景，能充分调动学生的积极性，挑起学生对未知知识的热情。

教师：刚才同学们讲的都很好，但都是假的。

孙悟空，八仙，神仙：人物不存在。

魔术，街头骗局：就是假的。

学生顿时安静，同时也心存疑惑：当然是假的，难道还有真的不成？点评：对于学生来讲要使其相信科学技术反对迷信，同时也要提高警惕小心上当受骗，提高学生自我保护意识。

更加吊起了学生学习新知识的胃口，为新课教学的顺利进行奠定了基础。

教师：那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？学生愕然。

点评：进一步吊起了学生学习新知识的胃口。

教师：有（大声，肯定地回答）学生惊讶，议论纷纷。

点评：再一次吊起了学生学习新知识的胃口。

通过这样四次吊胃口，新课的成功将是必然。

教师：这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。

点评：及时推出课题。

（二）进行新课1．原子核的衰变教师：原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。

我们把这种变化称为原子核的衰变。

学生豁然开朗：科学、真实的将一种物质变成另一种物质，原来就是原子核的衰变。