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第三单元原子核核能第3课时天然放射现象选修3－5第十四章光电效应原子结构与原子核基础回顾考点一天然放射现象三种射线1．天然放射现象：某些元素________放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称________．2．三种射线的本质：α射线是________，β射线是________，γ射线是________．答案：1．自发地放射性元素2．氦核流电子流光子流要点深化1．天然放射现象的发现第一位发现天然放射现象的科学家是贝克勒耳，这一发现揭开了人类研究原子核结构的序幕，通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素(如中等质量的同位素)有些也具有放射性．2．三种射线的本质和特征对比表种类本质电离本领穿透本领速度αHe最强最弱(空气中几厘米或一张薄纸)约c/10βe较弱很强(几毫米的铝板)接近光速γ光子最弱最强(几厘米的铅板)光速基础回顾考点二原子核的衰变1．定义：原子核自发地放出某种粒子而转变为________的变化叫做原子核的________．2．分类(1)α衰变：同时放出γ射线．(2)β衰变：同时放出γ射线．3．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核______发生衰变需要的时间．答案：1．新核衰变3．(1)有半数AZX→A－4Z－2Y＋42HeAZX→AZ＋1Y＋0－1e(2)半衰期的大小由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的________(如压强、温度等)或________(如单质或化合物)无关．4．放射性同位素及应用(1)同位素有些原子的原子核电荷数________，但质量数________，这样一些具有相同核电荷数和不同中子数的原子互称为同位素．(2)放射性同位素的应用①放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗等．②作________原子．答案：(2)物理状态化学状态4．(1)相同不同(2)②示踪要点深化1．三种衰变的实质(1)α衰变：α衰变的实质是其元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核)，每发生一次α衰变，新元素与原元素比较，核电荷数减少2，质量数减少4，即：(2)β衰变：β衰变的实质是其元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子．每发生一次β衰变，新元素与原元素比较，核电荷数增加1，质量数不变，即：AZX→A－4Z－2Y＋42He.X→AZ＋1Y＋0－1e.(3)γ衰变：γ衰变是伴随α衰变或β衰变同时发生的，γ衰变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)而辐射出光子．2．原子核衰变时遵守三个守恒电荷数守恒、质量数守恒和动量守恒3．半衰期放射性衰变可理解为由不稳定原子核自发的放射粒子而变成另一原子核的过程，而且并非所有的原子核同时衰变成子核，但无论谁先谁后，谁快谁慢，母核的数目将随时间而不断减少；半衰期就是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间，它反映着放射性物质衰变速率的大小，每种放射性元素都有一定的半衰期，是物质的核的属性，与外界条件无关．半衰期的计算可用通过取对数求解指数，并根据关系推算出矿物的生成年代(最典型的是用矿石中的铀铅比测矿物寿命)．核衰变生成的新物质质量m的计算式为上式中M0为原来放射性物质总质量，M为剩余的尚未衰变的那部分放射性物质的质量，A0为原放射性物质的原子量，A为生成新物质的原子量．MM0＝12nn＝tT半m＝(M0－M)·AA0.说明：对半衰期两种典型错误的认识：(1)N0个某种放射性元素的核，经过一个半衰期T，衰变一半，再经过一个半衰期T，全部衰变了；(2)8个某种放射性元素核，经过一个半衰期T，衰变了4个，再经过一个半衰期T，又衰变了2个，这种说法是错误的．事实上，N0(大量)个某种放射性原子核，衰变时间t后剩下的这种核的个数为而对于少量的核，无法确定其衰变所需的时间．N＝N012tT，题型一衰变次数的计算原子核由质子和中子组成，它的原子序数就等于它的质子数；质子数和中子数总和(核子数)就等于它的质量数．可用公式计算法确定衰变的次数；设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变为稳定的新元素Y，则核反应方程为：根据电荷数守恒和质量数守恒可得方程：由①②式联立解得：AZX→A′Z′Y＋n42He＋m0－1eA＝A′＋4n①Z＝Z′＋2n－m②n＝A－A′4，m＝(Z′－Z)＋A－A′2.由此可见确定衰变次数可归纳为求解一个二元一次方程组．有了这个方程组，确定衰变次数就十分方便．实际确定方法是：根据β衰变不改变质量数，首先由质量数改变确定α衰变次数，然后根据核电荷数守恒确定β衰变次数．铀裂变的产物之一氪90(Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆86(Zr)，这些衰变是()A．1次α衰变，6次β衰变B．4次β衰变C．2次α衰变D．2次α衰变，2次β衰变解析：设经历了n次α衰变，m次β衰变，则∵90＝86＋4n,36＝40＋2n＋(－m)∴n＝1，m＝6.答案：A9036Kr→8640Zr＋n42He＋m0－1e题型训练1.是一种放射性元素，进行一系列放射性衰变，由图可以知道()A．图中a是84，b是206B．①是α衰变C．②是β衰变D．从衰变成要经过6次①衰变，8次②衰变23892U23892U20682Pb解析：①中质量没有变化，说明是β衰变，②中质子数少了2个，说明是α衰变，BC项都错误；由此可知a是84，b是206，A项正确；最终变为，α衰变次数为n＝(238－206)÷4＝8，β衰变的次数为m＝82＋2×8－92＝6，故D项正确．答案：AD23892U20682Pb题型二放射性同位素的应用问题放射性的应用问题与实际联系比较密切，是值得我们注意的热点问题．分析这类问题时，必须熟记三种射线的特性，尤其是电离作用和穿透作用．另外，解决与实际问题相联系的题目时还必须考虑实际问题的可行性．放射性在技术上有许多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.某塑料公司生产聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素是()A．钋210B．氡222C．锶90D．铀238元素射线半衰期钋210α138天氡222β3.8天锶90β28年铀238α、β、γ4.5×103年解析：本题中测定聚乙烯薄膜的厚度，也就是要求射线可以穿透薄膜，因此α粒子就不合适了．射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强．薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而锶90半衰期太长，影响生产进度，故只有选B较合适．答案：B点评：本题是一道联系实际应用的题目，必须熟记三种射线的特性及题目给出的半衰期信息．题型训练2．如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线()A．α射线B．β射线C．γ射线D．三种射线都可以解析：由图甲可知α射线和β射线都不能穿透铝板，γ射线的穿透力最强，可用来检查金属内部的伤痕．答案：C关于半衰期，以下说法正确的是()A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长B．升高温度可以使半衰期缩短C．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克警示对基本概念的理解不清错解：每经过3.8天就有半数的氡核发生衰变，经过两个半衰期即7.6天后，只剩下四分之一的氡，故选C、D.分析纠错：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是一种统计规律，半衰期对某一个或某几个原子核来说，是无意义的．“上述”解法忽视了这一事实，故错选了C.正解：考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配．因此，正确答案只有D.答案：D祝您