物理资料19-20 第19章 2 放射性元素的衰变PPT课件

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(2)技巧：为了确定衰变次数，一般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．
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【例 1】 23982U 核经一系列的衰变后变为20862Pb 核，问： (1)一共经过几次 α 衰变和几次 β 衰变？ (2)20862Pb 与23982U 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．
欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为( )
A．222 g
B．8 g
C．2 g
D．4 g
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[解析] 原有氡 222 共 444 g，经过一个半衰期后有 222 g 氡发生 衰变，其衰变方程为22826Rn→21884Po＋42He，但是衰变后生成的钋 218 还在左盘，也就是说，经过一个半衰期只有 4 g 的 α 粒子从左盘放射 出去，因此欲使天平再次平衡，右盘中只需取出 4 g 砝码．故 A、B、 C 错误，D 正确．
[答案] D
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[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、原子序数增加 1.
[答案] AD
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半衰期的理解与应用
1．对半衰期的理解：半衰期表示放射性元素衰变的快慢． 2．半衰期公式：N 余＝N 原12τt，m 余＝m012τt式中 N 原、m0 表示衰 变前的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数 和质量，t 表示衰变时间，τ 表示半衰期．
(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)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律． ( √ )
(5)对放射性元素加热时，其半衰期缩短．
(× )
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2．(多选)原子核23982U 经放射性衰变①变为原子核23940Th，继而经 放射性衰变②变为原子核23941Pa，再经放射性衰变③变为原子核23942U.
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2．衰变规律 原子核发生衰变时，遵循三个守恒定律 (1)衰变前后的电荷数守恒． (2)质量数守恒． (3)动量守恒．
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3．衰变方程通式 (1)α 衰变：AZX→AZ－－24Y＋42He (2)β 衰变：AZX→Z＋A1Y＋－01e
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4．确定原子核衰变次数的方法与技巧 (1)方法：设放射性元素AZX 经过 n 次 α 衰变和 m 次 β 衰变后， 变成稳定的新元素AZ′′Y，则衰变方程为： AZX→AZ′′Y＋n42He＋m－01e 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m. 以上两式联立解得：n＝A－4A′，m＝A－2A′＋Z′－Z. 由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．
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．
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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．衰变过程
23982U→23940Th＋_42_H_e___ 23940Th→23941Pa＋_－_01e__
[答案] AC
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合作探究 攻重难
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原子核衰变的理解 1．衰变实质 α 衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个 α 粒子，并在 一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，产生 α 衰变.210 n＋211H→42He β 衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时 放出一个电子，即 β 粒子放射出来． 10n→11H＋ －01e
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3．适用条件：半衰期是一个统计概念，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， 半衰期只适用于大量的原子核．
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【例 2】 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：13513I→______(衰变后的元素用 X 表示)． (2)经过________天 75%的碘 131 核发生了衰变．
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[解析] (1)设23982U 衰变为20862Pb 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
①
92＝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．
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(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 衰变中子数减少 1，而质子数增加 1，故20862Pb 较23982U 质子数少 10，中子数少 22.
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
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[解析] 古木样品中 14C 的比例是现代植物所制样品的二分之 一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约 5 700 年，选项 A 正 确；同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项 B 错误；14C 的 衰变方程为146C→147N＋－01e，所以此衰变过程放出 β 射线，选项 C 正 确；放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化 学状态和外部条件无关，选项 D 错误．
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__．
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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．
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1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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.(√ )
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[解析] 镍 63 的衰变方程为6238Ni→－01e＋6239Cu，选项 A 对，B 错； 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、D 均错误．
[答案] A
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4．一块氡 222 放在天平的左盘时，需要天平的右盘加 444 g 砝
码，天平才能处于平衡，氡 222 发生 α 衰变，经过一个半衰期以后，
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1．一个放射性原子核，发生一次 β 衰变，则它的( ) A．质子数减少一个，中子数不变 B．质子数增加一个，中子数不变 C．质子数增加一个，中子数减少一个 D．质子数减少一个，中子数增加一个 [解析] β 衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，故 中子减少一个而质子增加一个．故 A、B、D 错，C 对． [答案] C
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4．衰变规律
(1)原子核衰变时电__荷__数__和_质_量__数__都守恒．
(2)任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有 α 放射 性又有 β 放射性，而 γ 射线伴随 α 衰变或 β 衰变产生．
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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．
(3)衰变方程为23982U→20862Pb＋842He＋6－01e. [答案] (1)8 次 α 衰变和 6 次 β 衰变 (2)10 22 (3)23982U→20862Pb＋842He＋6－01e
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衰变次数的判断方法 (1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒． (2)每发生一次 α 衰变，质子数、中子数均减少 2. (3)每发生一次 β 衰变，中子数减少 1，质子数增加 1.
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2．新发现的一种放射性元素 X，它的氧化物 X2O 的半衰期为 8 天，X2O 与 F 发生化学反应 2X2O＋2F2===4XF＋O2 之后，XF 的半 衰期为( )
A．2 天 B．4 天 C．8 天 D．16 天
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[解析] 放射性元素的衰变快慢由原子核内部的自身因素决定， 与原子的化学状态无关，故半衰期仍为 8 天，A、B、D 错，C 对．
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[解析] (1)13513I→13514X＋－01e (2)75%的碘发生了衰变，即 25%的未衰变． 即mm0＝25%＝14＝122 共经历了两个半衰期即 16 天．
[答案] (1)13513I→13514X＋－01e (2)16
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有关半衰期的两点提醒 (1)半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时 间，而不是样本质量减少一半的时间． (2)经过 n 个半衰期，剩余原子核 N 剩＝21nN 总．
[答案] BD
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3．有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(6238Ni)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6238Ni→6239Cu＋－01e B．镍 63 的衰变方程是6238Ni→6237Cu＋01e C．外接负载时镍 63 的电势比铜片低 D．该电池内电流方向是从镍片到铜片