19.2放射性元素的衰变 学案(含答案)
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1、2 2 放射性元素的衰变放射性元素的衰变 学科素养与目标要求 物理观念: 1.了解衰变的概念, 知道放射现象的实质就是原子核的衰变.2.了解半衰期的概念, 知道半衰期的统计意义 科学思维:1.能利用半衰期进行简单的计算.2.知道两种衰变的实质,会利用衰变规律写出衰 变方程 一、原子核的衰变 1定义:原子核放出 粒子或 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) 衰变: 原子核放出 粒子的衰变进行 衰变时,质量数减少 4,电荷数减少 2,238 92U 的 衰变方 程:238 92U
2、234 90Th 4 2He. (2) 衰变: 原子核放出 粒子的衰变进行 衰变时,质量数不变,电 荷数增加 1,234 90Th 的 衰变方程: 234 90Th 234 91Pa 0 1e. 3衰变规律:电荷数守恒,质量数守恒 二、半衰期 1定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 2特点 (1)不同的放射性元素,半衰期不同,甚至差别非常大 (2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件 没有关系 3适用条件:半衰期描述的是统计规律,不适用于少数原子核的衰变 4半衰期公式:N余 1 2 t N 原 ,m 余 1 2 t m 原 ,其中 为半衰期
3、 1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)同种放射性元素,在化合物中的半衰期比在单质中长( ) (4)把放射性元素放在低温处,可以减缓放射性元素的衰变( ) (5)放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关,它是一个统计规律,只对大量的 原子核才适用( ) (6)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( ) 2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_ 答案 m 16 解析
4、根据半衰期公式 m余 1 2 t m 原 ,将题目中的数据代入可知 m余 32 8 1 2 m m 16. 一、原子核的衰变规律与衰变方程 如图为 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? (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 (1) 衰变时,质子数减少 2,中子数减少 2. (2) 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 1衰变类型、实质与方程 (1) 衰变:A ZX A4 Z2Y 4 2He 实质:原子核中,2 个中子和 2 个质子结合得比较牢固,有时
5、会作为一个整体从较大的原子 核中被释放出来,这就是放射性元素发生的 衰变现象 如:238 92U 234 90Th 4 2He. (2) 衰变:A ZX A Z+1Y 0 -1e. 实质:原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即 粒子,使电荷数增加 1, 衰变 不改变原子核的质量数,其转化方程为:10n11H 0 -1e. 如:234 90Th 234 91Pa 0 1e. (3) 射线经常是伴随 衰变和 衰变产生的 实质:发生 衰变或 衰变后的原子核处于激发态,在向低能级跃迁时以 光子的形式向外 辐射能量 2衰变规律 衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒 例1 原子核238 92U经放射性
6、衰变变为原子核 234 90Th, 继而经放射性衰变变为原子核 234 91Pa, 再经放射性衰变变为原子核234 92U.放射性衰变、和依次为( ) A 衰变、 衰变和 衰变 B 衰变、 衰变和 衰变 C 衰变、 衰变和 衰变 D 衰变、 衰变和 衰变 答案 A 解析 根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点,238 92U 核与 234 90Th 核比较可知,衰 变的另一产物为42He, 所以衰变为 衰变, 选项 B、 C 错误; 234 91Pa 核与 234 92U 核比较可知, 衰变的另一产物为 0 1e,所以衰变为 衰变,选项 A 正确,D 错误 例 2 238 92U 核经一
7、系列的衰变后变为 206 82Pb 核,问: (1)一共经过几次 衰变和几次 衰变? (2)206 82Pb 与 238 92U 相比,质子数和中子数各少了多少? (3)综合写出这一衰变过程的方程 答案 (1)8 6 (2)10 22 (3)238 92U 206 82Pb8 4 2He6 0 1e 解析 (1)设238 92U 衰变为 206 82Pb 经过 x 次 衰变和 y 次 衰变,由质量数守恒和电荷数守恒可 得 2382064x 92822xy 联立解得 x8,y6. 即一共经过 8 次 衰变和 6 次 衰变 (2)由于每发生一次 衰变质子数和中子数均减少 2,每发生一次 衰变,而质
8、子数增加 1, 故206 82Pb 较 238 92U 质子数少 10,中子数少 22. (3)衰变方程为238 92U 206 82Pb8 4 2He6 0 1e. 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,而不是原子的变化 2衰变次数的判断技巧 (1)方法:设放射性元素A ZX 经过 n 次 衰变和 m 次 衰变后,变成稳定的新元素 A ZY,则衰变 方程为: A ZX A ZYn 4 2Hem 0 1e 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
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