1、第1课时原子核的衰变半衰期第五章 2放射性元素的衰变1.知道什么是衰变和衰变，能运用衰变规律写出衰变方程.2.知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能利用半衰期公式进行 简单计算.学习目标知识梳理重点探究随堂演练课时对点练内容索引NEIRONGSUOYIN一、原子核的衰变1.定义：原子核自发地放出 或 ，而变成另一种原子核的变化.2.衰变类型(1)衰变：原子核放出粒子的衰变.进行衰变时，质量数 ，电荷数 ，知识梳理粒子粒子减少4减少2(2)衰变：原子核放出粒子的衰变.进行 衰变时，质量数 ，电荷数 ， 3.衰变规律： 守恒， 守恒.质量数电荷数不变加1二、半衰期1.定义：放射性元素的原子核有 发
2、生衰变所需的时间.2.特点(1)不同的放射性元素，半衰期 ，甚至差别非常大.(2)放射性元素衰变的快慢是由 决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件 .3.适用条件：半衰期描述的是 ，不适用于少数原子核的衰变.半数不同核内部自身的因素没有关系统计规律判断下列说法的正误.(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变.( )(2)衰变是原子核外电子的电离.( )(3)把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变.( )(4)某原子核衰变时，放出一个粒子后，原子核的中子数少1，原子序数少1.( )(5)氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核.( )即学即用一
3、、原子核的衰变导学探究 如图1为衰变、衰变示意图.(1)当原子核发生衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？答案衰变时，质子数减少2，中子数减少2.(2)当发生衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？答案衰变时，新核的核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位.重点探究图图1原子核衰变的理解原子核衰变的理解知识深化图图2答案862382064x92822xy联立解得x8，y6.即一共经过8次衰变和6次衰变.答案1022(3)综合写出这一衰变过程的方程.1.衰变方程的书写：衰变方程用“”，而不用“”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不
4、是原子的变化.2.衰变次数的判断技巧技巧点拨根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：AA4n，ZZ2nm.(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定衰变的次数(这是因为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衰变的次数.二、半衰期导学探究 如图3为始祖鸟的化石，美国科学家维拉黎比运用了半衰期的原理发明“碳14计年法”，并因此荣获了1960年的诺贝尔奖.利用“碳14计年法”可以估算出始祖鸟的年龄.(1)为什么能够运用半衰期来计算始祖鸟的年龄？答案半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间.能够运用它来计算始祖鸟的年龄是因为半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关.图
5、图3(2)若有10个具有放射性的原子核，经过一个半衰期，则一定有5个原子核发生了衰变，这种说法是否正确，为什么？答案这种说法是错误的，因为半衰期描述的是大量放射性元素衰变的统计规律，不适用于少量原子核的衰变.半衰期定义放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间衰变规律N余N原 ，m余m原 式中N原、m原分别表示衰变前的原子核数和质量，N余、m余分别表示衰变后的尚未发生衰变的原子核数和质量，t表示衰变时间，表示半衰期.知识深化对半衰期规律的理解对半衰期规律的理解12t12t影响因素由原子核内部因素决定，跟原子所处的外部条件、化学状态无关半衰期规律是对大量原子核衰变行为作出的统计结果，可以对大量原
6、子核衰变行为进行预测，而单个特定原子核的衰变行为不可预测例3 (2020扬州市江都区大桥高级中学高二期中)下列有关半衰期的说法中正确的是A.所有放射性元素都有半衰期，其半衰期的长短与元素的质量有关B.半衰期是放射性元素有半数核子发生衰变所需要的时间C.一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期后，它的总质量仅剩下 一半D.放射性元素在高温和高压下，半衰期变短，在与其他物质组成化合物 时半衰期要变长解析放射性元素的半衰期由原子核内部因素决定，与所处的化学状态和外部条件无关，故A、D错误；半衰期是放射性元素有半数核子发生衰变所需要的时间，故B正确；一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期后，其中该放
7、射性元素的原子的个数中剩下一半，但衰变后的产物仍然存在于矿山中，所以它的总质量要大于原来的一半，故C错误.例4(2020奉新县第一中学高二月考)放射性同位素 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物的年代.宇宙射线中高能量中子碰撞空气中的氮原子后，就会形成很不稳定的 ，它很容易发生衰变，变成一个新核，其半衰期为5 730年.该衰变的核反应方程式为_. 的生成和衰变通常是平衡的，即生物活体中 的含量是不变的.当生物体死亡后，机体内 的含量将会不断减少.若测得一具古生物遗骸中 含量只有活体中的12.5%，则这具遗骸距今约有_年.17 190随堂演练12341234解析每经过一次衰变，原子的核电
8、荷数减少2，质量数减少4，故A错误；每经过一次衰变，原子的核电荷数增加1，质量数不变，质子数等于核电荷数，则质子数增加1个，故B正确；12342.(衰变规律)(多选)(2020南宁三中高二期中)天然放射性元素 (钍)经过一系列衰变和衰变之后，变成 (铅)，以下说法中正确的是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次衰变和6次衰变D.共经过6次衰变和4次衰变1234解析根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少90828个质子，少16个中子；1234设发生了x次衰变和y次衰变，由质量数和电荷数守恒有：2xy8290,4x208232，解得x6，y4，故衰变过程中共6次衰变和4
9、次衰变，A、B、D正确.3.(半衰期的理解)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1234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.12
10、344.(半衰期公式的应用)(2020平顶山市第一中学高二开学考试)一质量为M的矿石中含有放射性元素钚，其中钚238的质量为m，已知钚的半衰期为88年，那么下列说法中正确的是A.经过176年后，这块矿石中基本不再含有钚12341234解析半衰期的公式为m余m原 .半衰期表示有一半原子核发生衰变的时间，经过176年后，也就是2个半衰期，则还剩 m的原子核没有发生衰变，故A、B错误；12t考点一原子核的衰变1.一个放射性原子核发生一次衰变，则它的A.质子数减少1，中子数不变B.质子数增加1，中子数不变C.质子数增加1，中子数减少1D.质子数减少1，中子数增加1基础对点练课时对点练123456789
11、 1011121314123456789 101112解析衰变的实质是一个中子转化成一个质子和一个电子，故中子数减少1，而质子数增加1，A、B、D错误，C正确.13142.(多选)下列说法中正确的是A.粒子带正电，射线是从原子核中射出的B.粒子带负电，所以粒子有可能是核外电子C.射线是光子，所以射线有可能是原子核发光产生的D.射线、射线、射线都是从原子核内部释放出来的123456789 1011121314解析衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合在一起形成一个氦核发射出来，衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，然后释放出电子，射线是伴随衰变和衰变产生的，所以这三种射线
12、都是从原子核内部释放出来的，A、D正确.123456789 10111213143.(多选)(2019嘉兴一中期末)有些建材中的放射性物质会释放出、射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是A.发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2B.发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1C.射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D.在这三种射线中射线的穿透能力最强，电离能力最弱123456789 1011121314123456789 101112解析衰变是两个质子与两个中子作为一个整体从原子核中辐射出来，所以发生衰变时，核内质量数减少4，选项A错误；衰变是原子核内一个中
13、子转化成一个质子和一个电子，所以发生衰变时，核内中子数减少1，核子数不变，射线是原子核内发射的电子流，选项B正确，选项C错误；由三种射线性质可得，选项D正确.1314解析衰变是原子核自发地释放一个粒子(即电子)产生新核的过程，原子核衰变时质量数与电荷数都守恒，结合选项分析可知，选项B正确.123456789 10111213145.(2020临沂市第一中学高二月考)放射性同位素钍232经多次、衰变，其衰变方程为 xy，其中A.x1，y3 B.x2，y3C.x3，y1 D.x3，y2123456789 10111213解析由质量数和电荷数守恒可得：4x220232,2xy8690，解得x3，y2
14、，选D.14考点二半衰期6.(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.该元素原子核的总质量减半所需要的时间123456789 1011121314123456789 101112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的时间的一半不同；放射性元素发生衰变后成为一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，当原来的放射性元素的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，故选项B、D正确.1314123456
15、789 1011127.(2018江苏卷)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为A.14 B.12C.21 D.4113212TT2212TT148.(多选)活体生物由于需要呼吸，其体内的14C含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C含量开始减少.由于碳元素在自然界的各个同位素的比例一直都很稳定，人们可通过测定古木的14C含量，来估计它的大概年龄，这种方法称之为碳定年法.14C衰变为14N的半衰期约为5 730年，某古木样品中14C的比例约为现代植物所制样品的二分之一.下列说法正确的是A.该古木的死亡时间约为5 730年B.14C与
16、14N具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出射线D.升高古木样品所处环境的温度将加速14C的衰变123456789 1011121314解析设原来14C的质量为M0，衰变后剩余质量为M，则有MM0( )n，其中n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的 ，故n1，所以死亡时间为5 730年，故A正确；14C的中子数是8个，14N的中子数是7个，故B错误；14C衰变为14N的过程中质量数没有变化，而核电荷数增加1，是14C中的一个中子变成了一个质子和一个电子，放出射线，故C正确；放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，故D错误.123456789 1011121314123
17、456789 1011121314解析根据电荷数和质量数守恒知，钍核衰变过程中放出了一个电子，即X为电子，故A错误，B正确；发生衰变时释放的电子是由钍核内一个中子转化成一个质子时产生的，故C正确；钍的半衰期为24天，经过120天即经过5个半衰期，故1 g钍 经过120天后还剩0.031 25 g，故D错误.123456789 101112131410.放射性同位素的衰变能转换为电能，将某种放射性元素制成“放射性同位素电池”(简称同位素电池)，带到火星上去工作，已知火星上的温度、压强等环境因素与地球有很大差别.该放射性元素到火星上之后，半衰期_(选填“变大”“变小”或“不变”).若该放射性元素的
18、半衰期为T年，经过2T年，质量为m的该放射性元素还剩余的质量为_.123456789 10111213不变0.25m解析放射性元素的半衰期与外界条件无关，则放射性元素到火星上之后，半衰期不变.经过2T年，质量为m的该放射性元素还剩余的质量为14123456789 101112能力综合练1314123456789 101112解析设此衰变过程中要经过x次衰变和y次衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒可得其衰变方程为：13半衰期适用于大量的原子核，对于少量的原子核不适用，故D错误.14A.铀238的半衰期为90亿年B.地球的年龄大约为45亿年C.被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为1
19、4D.被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为13123456789 1011121312.(多选)(2020广州市培正中学高二月考)地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅含量来推算.测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半，铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化的规律如图1所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数.由此可以判断下列选项正确的是图图114123456789 10111213解析由于测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半，由图像可知对应的时间是45
20、亿年，即地球年龄大约为45亿年，半衰期为45亿年，A错误，B正确；1413.(多选)(2020修水县第五中学高二月考)如图2甲所示，国际原子能机构2007年2月15日公布了核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记：一个骷髅头标记和一个逃跑的人形.核辐射会向外释放3种射线：射线带正电，射线带负电，射线不带电，现有甲、乙两个原子核，原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个粒子，另一个核放出一个粒子，得出图乙所示的4条径迹，则A.磁场的方向一定垂直于纸面向里B.甲核放出的是粒子，乙核放出的是粒子C.a为粒子的径迹，d为粒子的径迹D.b为粒子的径迹，c为粒子的径迹1234567
21、89 101112图图21314解析根据左手定则分析，磁场的方向无论是垂直纸面向里还是垂直纸面向外，在匀强磁场中的轨迹形状一样，A错误；衰变过程满足动量守恒，粒子与新核的动量大小相等，方向相反，根据带电粒子在磁场中运动不难分析，若轨迹为外切圆，则为衰变，所以甲核放出的是粒子，乙核放出的是粒子，B正确；123456789 10111213由于衰变过程动量守恒，初状态总动量为零，所以末状态两粒子动量大小相等，又由R 知半径与电荷量成反比，所以b为粒子的径迹，c为粒子的径迹，C错误，D正确.14123456789 10111213解析由原子核衰变时电荷数和质量数都守恒可得其衰变方程为：14123456789 10111213解析由(1)知新核为氦核，设氦核的速度为v，一个核子的质量为m，则氦核的质量为4m、铀核的质量为238m、钍核的质量为234m，14
