放射性元素的衰变分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2.半衰期的应用:半衰期的公式及意义是什么?如何根据半衰期推算放 射性元素的剩余质量或根据剩余质量推算衰变的时间?
t 1 提示:半衰期的公式为N余= N 0 ( ) T ,式中N0表示核的个数,此式也可以 2 t 演变成m余= m0 ( 1 ) T 式中m0表示放射性物质的质量。 2
3.什么因素能影响放射性元素的半衰期?能否通过增大压强或提高温 度的方法加快某种放射性元素衰变的速度? 提示:(1)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。 (2)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。
变确定α 衰变的次数,然后再根据衰变规律确定β 衰变的次数。
主题2
半衰期 研读教材·自主认知
半数 发生衰变所需的时间。 1.定义:放射性元素的原子核有_____
核内部自身 的因素决定的, 2.决定因素:放射性元素衰变的快慢是由___________
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 不同 。 衰期_____ 稳定 这一特点,可以测量其衰变程度,推断 3.应用:利用半衰期非常_____
【解析】选A、C。剩余的碳14占 1 ,表明经过了一个半衰期,A正确;
2
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。
【补偿训练】 1.(2014·重庆高考)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(
时Байду номын сангаас。
合作探究·核心归纳 1.半衰期的含义是什么?它是怎么得到的?对于某个或选定的几个原子 核什么时候发生衰变能否根据半衰期算出? 提示:(1)半衰期是某种放射性元素的大量的原子核有半数发生衰变所 需要的时间,是通过大量统计规律总结得到的。 (2)对于某个或几个特定的原子核的衰变时间是不能预测的。
【解析】(1)设 238 衰变为 206 经过x次α衰变和y次β衰变。由质 82 Pb 92 U
量数守恒和电荷数守恒可得238=206+4x①
92=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)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
A 0 方程为 A 原子核内虽然没有电子,但核内的质子和中子 X Y Z Z1 1 e。
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。
(4)原子核发生衰变的实质是什么? 提示:α 衰变的实质是原子核内的2个质子和2个中子结合成一个α 粒 子放射出来,β 衰变的实质是原子核内的中子转化为一个质子和一个 电子放射出来。可见,放射出的α 粒子和β 粒子是原子核内的质子或 中子转化而成的。
【归纳总结】 1.α 衰变的实质:在放射性元素的原子核中,2个质子和2个中子结合得 比较紧密,有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来,这就是放 射性元素发生的α 衰变,其反应式为 21 H 2 1 n 4 He。
1 0 2
2.β 衰变的实质:原子核里虽然没有电子,但是核内的中子可以转化成 质子和电子,产生的电子从核内发射出来,这就是β 衰变,其反应式为
238 92
Th 4 He U _______ 2
234 90
β 粒子 的衰变叫作β 衰变。钍234核也具有放射性, (2)β 衰变:放出_______
它能放出一个β 粒子而变成
衰变方程式
234 90
234 91
Pa(镤)。
0 Th 234 Pa 91 1 e
电荷数 和_______ 质量数 都守恒。 3.原子核衰变的规律:原子核衰变时_______
【解析】选A、D。X和Y是同位素,Q和S是它们发生了一次α 衰变和一 次β 衰变的产物,它们的质子数相同,故为同位素,A项正确;R是Y发生 一次β 衰变的产物,它的原子序数比Y多1,质量数与Y相同,D正确;X与 Y的原子序数相同,质量数不同,故X与R原子序数不同,质量数也不同,B、 C错误。
2. 238 核经一系列的衰变后变为 92 U
t 1 【解析】选C。由半衰期公式mt=m0( ) T 并结合数学知识可知C答案正 2
确。
A Z 4 0 X A Y n He m Z 2 1 e A Z A Z
X 经过n次α 衰变
Y, 则衰变方程为
根据电荷数和质量数守恒可列方程: A=A′+4n,Z=Z′+2n-m
A A A A ,m Z Z 以上两式联立解得: n 4 2
(2)根据衰变规律求解:因为β 衰变对质量数无影响,先由质量数的改
234 91
Th,继而经放射性衰变②变为原子核
234 92
Pa,再经放射性衰变③变
为原子核
U。 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、β 衰变和α 衰变 C.β 衰变、α 衰变和β 衰变 D.α 衰变、β 衰变和α 衰变
【解析】选A。
,质量数少4,电荷数少2,说明①为
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
【解析】选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,故A正确;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,B、C、D错误。
206 82
Pb 核,问:
(1)一共经过几次α 衰变和几次β 衰变?
(2)
206 82
相比,质子数和中子数各少多少? Pb与 238 92 U
(3)综合写出这一衰变过程的方程。
【解题探究】(1)衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒。 (2)根据每发生一次α衰变原子核的质子数和中子数均减少 2,每发生 一次β衰变原子核的中子数减少1,质子数增加1。
A. m 4 B. m 8 C. m 16 D. m 32
)
t 32 1 n 【解析】选C。由原子核的衰变公式m余=m( ) ,其中 n 4, T 8 2 为衰变的次数,解得m余= m ,故选C。 16
2.14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以 横坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻14C的质量,m0为t=0时14C的质 量。下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是( )
α衰变。
成质子。
,质子数加1,说明②为β衰变,中子转化
,质子数加1,说明③为β衰变,中子转化
成质子,A正确。
【补偿训练】
1.(多选)元素X是放射性元素Y的同位素,X与Y分别进行了这样的衰变
过程: A.Q和S是同位素 B.X和R的原子序数相同 C.X和R的质量数相同 D.R的质子数多于上述任一元素的质子数 则下列叙述中,正确的是( )
合作探究·核心归纳
伴随着天然放射现象,一直发生着衰变。请结合两种衰变的示意图思 考下列问题:
(1)原子核辐射射线会发生什么变化?
提示:天然放射性元素的原子核辐射α 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? 提示: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提了两位,核反应方程为
A Z 4 4 X A Y Z2 2 He。
(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? 提示: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前进一位 ,核反应
22。
206 82
质子数少10,中子数少 Pb较 238 92 U
(3)核反应方程为
答案:(1)8 6
238 92
U 206 84 6 0 82 Pb+ 2 He+ 1 e。
(2)10
22
(3)见解析
【通法悟道】确定衰变次数的两种方法 (1)根据电荷数和质量数守恒求解:设放射性元素 和m次β 衰变后,变成稳定的新元素
2 放射性元素的衰变
主题1
原子核的衰变 研读教材·自主认知
α 或β 粒子,由于_________ 核电荷数 变了, 1.原子核衰变的定义:原子核放出_______
原子核 。我们把这种变 它在元素周期表中的位置就变了,变成另一种_______
原子核的衰变 。 化称为_____________
2.原子核衰变的种类: α 粒子 的衰变叫作α 衰变。 (1)α 衰变:放出_______ 减少4 核电荷数______, 减少2 变 铀238核放出一个α 粒子后,核的质量数______, 成新核——钍234核。 衰变方程式:
【归纳总结】 1.半衰期: (1)意义:表示放射性元素衰变快慢的物理量。 (2)适用条件:是一个统计规律,对某几个特定的原子核不符合此规律。 (3)相关因素:它是由元素的原子核内部结构决定的,不受外部物理和 化学环境的影响。
t t 1 1 2.半衰期公式:N余= N ( ) T ,m余= m0 ( ) T 。 式中N0、m0表示衰变前的 0 2 2
1 0 1 n1 H 0 1 e。
过关小练·即时应用 1.(2015·北京高考)下列核反应方程中,属于α 衰变的是( )
【解析】选B。选项A是人工核反应,选项B是α 衰变,选项C是核聚变,
选项D是β 衰变,选项B正确。
2.(2015·宿迁高二检测)原子核
234 90
238 92
U 经放射性衰变①变为原子核
2.(多选)(2015·山东高考)14C发生放射性衰变成为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 )
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,T表示半衰期。
过关小练·即时应用 1.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