原子核衰变及半衰期

第２节原子核衰变及半衰期考点1三种射线、两种衰变1.天然放射现象(1)天然放射现象.元素_____地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现，说明_______具有复杂的结构.自发原子核(2)放射性和放射性元素.物质发射某种看不见的射线的性质叫_______.具有放射性的元素叫_______元素.(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是_______、______、_______.放射性放射性α射线β射线γ射线2.原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种_______的变化称为_______的衰变.(2)分类.α衰变：___β衰变：___(3)半衰期：放射性元素的原子核有_____发生衰变所需的时间.半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的_______________无关.原子核原子核AA4ZZ2XY42HeAAZZ1XY01e半数物理、化学状态1.三种射线的比较射线名称比较项目α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流（高频电磁波）带电量2e-e0质量4mppm1836静止质量为零符号42He1e0γ射线名称比较项目α射线β射线γ射线速度可达0.1c可达0.99cc垂直进入电场或磁场的偏转情况偏转偏转不偏转贯穿本领最弱较强最强对空气的电离作用很强较弱很弱2.α衰变、β衰变的比较衰变类型α衰变β衰变衰变方程AA44ZZ22XYHeAAZZ11XYe0衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子114122H2nHe01111nHe00匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒3.对半衰期的两点说明(1)根据半衰期的概念,可总结出公式.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，τ表示半衰期.(2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,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.t/t/11NN()mm().22原原余余，考点2核反应的四种类型核反应比较类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发β衰变自发42He1e011H1n0人工转变人工控制1n01e0（约里奥—居里夫妇发现放射性同位素及正电子）2382349290UTh234234991ThPa014417728NHeO()卢瑟福发现质子4912246HeBeC()查德威克发现中子274313215AlHeP0331514PSi00关于核反应的三点说明(1)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，不能用等号连接.(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杜撰出生成物来写核反应方程.(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒.衰变与其射线【例证1】(2011·重庆高考)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【解题指南】解答本题时要把握以下三点：(1)半衰期的长短代表了衰变的快慢.(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.【自主解答】选D.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=hv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.【总结提升】解答本题关键在于搞清三种射线的性质，以及半衰期及同位素的概念.对易错选项及错误原因具体分析如下：易错角度错误原因易错选A分不清α、β、γ射线的性质，实际上α射线为高速氦核流，β射线为高速电子流，γ射线为光子流易错选B误认为γ射线的频率小于可见光的频率，而实际上γ射线的频率大于可见光的频率核反应类型与核反应方程【例证2】(2011·北京高考)表示放射性元素碘衰变的方程是()A.B.C.D.【解题指南】解答本题时要把握以下两点：(1)在原子核衰变过程中，质量数守恒，电荷数守恒.(2)β衰变是原子核放出高速电子流.13153131I131127453512ISbHe131131053541IXee131130153530IIn131130153521ITeH【自主解答】选B.碘的原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，质量数没有发生变化，核电荷数增加1，所以生成54号元素放出一个电子.B选项正确.13153(I)13154Xe，【总结提升】核反应方程的书写方法(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础.如质子中子α粒子β粒子正电子氘核氚核等.(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律.(3)熟悉核反应的四种基本类型，可以帮助我们理清思路，很快写出正确的核反应方程.11H、10n、42He、01e、01e、21H、31(H)1.(2011·浙江高考)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【解题指南】解答本题时应注意理解：(1)天然放射现象中三种射线的产生机理.(2)影响天然放射现象的因素.【解析】选D.α射线是在α衰变中产生的，本质是氦核，A错误；β射线是在β衰变中产生的，本质是高速电子束，B错误；γ射线是发生α衰变和β衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波，C错误；物质的放射性由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关,D正确.2.(2011·上海高考)天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知()A.②来自于原子核外的电子B.①的电离作用最强，是一种电磁波C.③的电离作用较强，是一种电磁波D.③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子【解析】选D.从穿透能力上看，③能穿透铝板进入铅板，③必然是γ射线，γ射线是原子核内发出的高频光子，属于电磁波，电离作用弱，故D正确，C错误；②能穿透纸板进入铝板，②必然是β射线，是原子核内发射出的电子流，A错误；纸板能够挡住①，则①是α射线，它的电离作用最强，但它是氦原子核，不是电磁波，B错误.3.14C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()【解析】选C.由公式并结合数学知识可知C正确.t01mm()2g4.原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子.由此可知()A.A=2,Z=1B.A=2,Z=2C.A=3,Z=3D.A=3,Z=2【解析】选D.写出核反应方程：由质量数守恒和电荷数守恒，列方程：A+2=4+1,Z+1=2+1,解得:A=3,Z=2,故选项D正确.AZX21HA241Z121XHHeH，５.(1)(钍)经过一系列α衰变和β衰变,变成(铅).以下说法正确的是()A.铅核比钍核少8个质子B.铅核比钍核少16个中子C.共经过4次α衰变和6次β衰变D.共经过6次α衰变和4次β衰变23290 Th20882Pb(2)约里奥—居里夫妇发现放射性元素衰变成的同时放出另一种粒子,这种粒子是______.是的同位素,被广泛应用于生物示踪技术,1mg的随时间衰变的关系如图所示,请估算4mg的经多少天的衰变后还剩0.25mg?3015P3014Si3215P3015P3215P3215P【解析】(1)选A、B、D.设α衰变次数为x,β衰变次数为y,由质量数守恒和电荷数守恒得232=208+4x，90=82+2x-y,解得x=6,y=4,C错D对.铅核、钍核的质子数分别为82、90,故A对.铅核、钍核的中子数分别为126、142,故B对.(2)写出衰变方程为故这种粒子为(正电子)由m-t图知的半衰期为14天,由得0.25mg=4mg×故t=56天.答案：(1)A、B、D(2)正电子56天3030015141PSie,01e3215Pt1mm()2原余t141(),2【总结提升】衰变次数的确定方法方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为：根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程A=A′+4nZ=Z′+2n-m由以上两式联立解得由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组.方法二：因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数.AZXAZYAA40ZZ21XYnHemeAAAAn,mZZ42