人教版高中物理选择性必修第三册第5章2放射性元素的衰变课件

• 【答案】D
• 【解析】α、β射线是天然放射性元素原子核衰变时产生 的．γ射线是核反应过程中发生质量亏损时释放出来的，故A、 B、C错误．放射性是核本身的一种性质，故D正确．
• 变式1 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
•归2结．为技解巧一：个二为元了一确次定方衰程变组次． 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．
探究半衰期的理解及应用
1．半衰期公式 N 余＝N 原21Tt半 ，m 余＝m 原12Tt半 式中 N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余 表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间， T 半表示半衰期．
(多选)已知钚的一种放射性同位素的半衰期为 24 100 年，其衰变
方程为23994Pu→X＋42He＋γ，下列有关说法正确的是
()
A．X 原子核中含有 92 个质子
B．100 个23994Pu 经过 24 100 年后一定还剩余 50 个
C．由于衰变时释放巨大能量，衰变过程质量数不再守恒
D．衰变发出的 γ 放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
• 【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 有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．
半衰期公式的应用 例 4 放射性同位素 14C 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定
成了稳定元素20882Pb.
• 【答案】6 4
【解析】方法一：由于 β 衰变不会引起质量数的变化，故可先根据 质量数的变化确定 α 衰变的次数．因为每进行一次 α 衰变，质量数减少 4，所以 α 衰变的次数为
x＝232－4 208次＝6 次，
• 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.6次α衰变，电荷数应减少2×6＝12，而每进行一次β衰变， 电荷数增加1，所以β衰变的次数为
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164C，它会发生衰变，放出 β 射线变成一个新核，其半衰期为 5 730 年， 试写出 14C 的衰变方程．
(2)若测得一古生物遗骸中的164C 含量只有活体中的 25%，则此遗骸 距今约有多少年？
对半衰期的理解
• 例3 (多选)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．元素原子核总质量减半所需要的时间 • 【答案】BD
• 【解析】放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的 时间叫作这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要时 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， 原来的放射性元素原子核的个数不断减少；当原子核的个数 减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，B、D正 确．
• D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核 电荷数增加1
• 【答案】C
• 【解析】一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可 能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线；原子核发生β衰 变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化 学性质理应发生改变；发生正电子衰变时，新核质量数不变， 核电荷数减少1．
• y＝[12－(90－82)]次＝4次．
• 方法二：设经过x次α衰变、y次β衰变，根据质量数和电 荷数守恒得
• 232＝208＋4x；
• 90＝82＋2x－y；
• 两式联立得x＝6，y＝4.
变式 2 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，质子数和中子数各减少了多少？ (3)写出这一衰变过程的综合方程．
(2)β 衰变： 原子核放出 β 粒子的衰变．进行 β 衰变时，质量数__不___变___，电荷 数__增__加__1___，23940Th 的 β 衰变方程为23940Th→23941Pa＋___－_01_e___. 3．衰变规律：__电__荷__数___守恒，__质__量__数___守恒．
• 当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？ 当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多 少？新核在元素是指放射性元素的大量原子核半数发生衰变所需 要的时间，表示大量原子核衰变的快慢程度，因此半衰期的 统计规律只适用于含有大量原子核的样品．
• (3)半衰期是放射性元素的性质，只与原子核本身的性质 有关，与物理或化学状态无关，即一种放射性元素，不管它 以单质存在还是以化合物的形式存在，或者对它加压，或者 提高它的温度，都不能改变其半衰期．
•少4数．3原半．子衰适期核用公的条式衰件：变N：．余半＝衰N 原期21描Tt半 述，的m 余是＝_m_原_·_12_Tt_半 _，_其__中，T不半为适半用衰于期．
• 什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核，可以根据该 种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？
• 【答案】半衰期是一个具有统计意义的物理量，是指放射性 元素的大量原子核半数发生衰变所需要的时间，表示大量原 子核衰变的快慢程度，因此半衰期的统计规律只适用于含有 大量原子的样品，与物理和化学状态无关，即一种放射性元 素，不管它以单质存在还是以化合物的形式存在，或者对它 加压、或者提高它的温度，都不能改变其半衰期．
• 2．对半衰期的理解
• (1)不同元素的半衰期不同，半衰期越长衰变越慢；半衰 期越短，衰变越快．
• (2)半衰期是一个具有统计意义的物理量，一定量的放射 性物质中的某一个具有放射性的原子核，经过多长时间发生 衰变是偶然的，但数目巨大的放射性物质中，有一半原子核 发生衰变的时间是稳定不变的，这就是半衰期的统计意义．
期解决有关问题(重点)
半衰期的理解和计算的考查
知识导图
课前 ·自主预习
原子核的衰变 1．定义：原子核放出__α_粒__子___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．原子核衰变时电荷数和质量数都___守__恒___． 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__减___少__4__，电荷 数___减__少__2___，23982U 的 α 衰变方程为23982U→23940Th＋___24H__e___.
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＋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.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
第五章 原子核
2 放射性元素的衰变
学习目标
学法与考法
1．知道放射现象的实质是原子 学法：①通过α衰变、β衰变学习，能够
核的衰变
熟练运用核衰变的规律写出核衰变的方
2．知道两种衰变的基本性质， 程式．②通过半衰期的学习，正确理解
并掌握原子核的衰变规律(重难 半衰期并能够利用半衰期来进行简单计
点)
算
3．理解半衰期的概念，知道半 考法：①对衰变实质的考查．②对衰变 衰期的统计意义，会应用半衰 规律和书写核的衰变方程的考查．③对
• 【答案】AD
• 【解析】根据电荷数守恒和质量数守恒可知，质量数等 于质子数和中子数之和，X的电荷数为92，质量数为235，质 子数是92，中子数为143，A正确；半衰期是统计规律，对大 量的原子核适用，对个别的原子核没有意义，B错误；由于 衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减小，但质量数仍然 守恒，C错误；衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有 很强的穿透能力，D正确．
解：(1)164C 的 β 衰变方程为164C→－0 1e＋174N.
• 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
• 【答案】D
• 【解析】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
衰变规律的应用 例 2 放射性元素23920Th 经过________次 α 衰变和________次 β 衰变
• 【答案】原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数各减 少2个．当发生β衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加 1．新核在元素周期表中的位置较旧核后移一位．
•
由原子核的衰变规律可知
()
• A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线
• B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变
• C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制
10n―→11H＋－0 1e. 3．衰变方程通式 (1)α 衰变：AZX―→AZ－－24Y＋42He (2)β 衰变：AZX―→Z＋1 AY＋0－1e
• 4．衰变方程的书写
• (1)核反应过程一般是不可逆的，所以核反应只能用单向 箭头，不能用等号．
• (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依 据两个守恒规律而杜撰出不符合实际的生成物来书写核反应 方程．
课堂 ·重难探究
探究原子核的衰变
1．衰变规律：原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守 恒．
2．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.201n＋211 H―→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．
解：(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式解得 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 衰变中子数减少 1，而质子数增加 1，故20862Pb 较23982U 质子数少 10，中子 数少 22. (3)衰变方程为23982U→20862Pb＋842He＋6－1 0e.
• (3)核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过 程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出 核能．
• (4)当放射性物质发生连续衰变时，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．
对衰变的实质的理解
• 例1 关于天然放射现象，下列说法正确的是 ( ) • A．α射线是由氦原子核衰变产生 • B．β射线是由原子核外电子电离产生 • C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 • D．通过化学反应不能改变物质的放射性
半衰期
• 1．定义：放射性元素的原子半核数有______发生衰变所需 的时间．
• 2．特点
不同
• (1)不同的放射性元素，半核衰内期部__自_身__的_因__素，甚至差别非常
大．
无关
•定的(，2)放跟射原性子元所素处衰的变化的学快状慢态是和统由外计_部规_条_律_件__________________．____决
• 变式3 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