資源簡介

第2節　放射性元素的衰變
(分值：100分)
選擇題1～12題，每小題7分，共84分。
對點題組練
題組一　原子核的衰變
1.(2023·海南卷，1)釷元素衰變時會放出β粒子，其中β粒子是(　　)
中子 質子 電子 光子
2.由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被發現，只是在使用人工的方法制造后才被發現。已知Np經過一系列α衰變和β衰變后變成Bi，下列判斷中正確的是(　　)
Bi的原子核比Np的原子核少28個中子
Bi的原子核比Np的原子核少8個中子
衰變過程中共發生了7次α衰變和4次β衰變
衰變過程中共發生了4次α衰變和7次β衰變
3.(多選)放射性元素U衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成Bi，而Bi可以經一次衰變變成X(X代表某種元素)，也可以經一次衰變變成，X和Tl最后都變成Pb，衰變路徑如圖所示。則(　　)
a＝82，b＝211
Bi→X是α衰變，Bi→Tl是β衰變
X→Pb是α衰變，Tl→Pb是β衰變
Tl經過一次β衰變變成Pb
題組二　半衰期
4.碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質量為m的碘131，經過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有(　　)
5.一塊含鈾的礦石質量為M，其中鈾元素的質量為m，鈾發生一系列衰變，最終生成物為鉛。已知鈾的半衰期為T1/2，那么下列說法中正確的是(　　)
經過2個半衰期后，這塊礦石中基本不再含有鈾
經過2個半衰期后，原來所含的鈾元素的原子核有發生了衰變
經過3個半衰期后，其中鈾元素的質量還剩
經過1個半衰期后該礦石的質量剩下
6.(2021·全國乙卷)醫學治療中常用放射性核素113In產生γ射線，而113In是由半衰期相對較長的113Sn衰變產生的。對于質量為m0的113Sn，經過時間t后剩余的113Sn質量為m，其－t圖線如圖所示。從圖中可以得到113Sn的半衰期為(　　)
67.3 d 101.0 d 115.1 d 124.9 d
題組三　核反應和核反應方程
7.用中子轟擊氧原子核的核反應方程為O＋n→N＋X，對式中X、a、b的判斷正確的是(　　)
X代表中子，a＝17，b＝1
X代表電子，a＝17，b＝－1
X代表正電子，a＝17，b＝1
X代表質子，a＝17，b＝1
8.(2023·全國甲卷，15)在下列兩個核反應方程中X＋N→Y＋O，Y＋Li→2X，X和Y代表兩種不同的原子核，以Z和A分別表示X的電荷數和質量數，則(　　)
Z＝1　A＝1 Z＝1　A＝2
Z＝2　A＝3 Z＝2　A＝4
題組四　放射性同位素及其應用
9.(多選)下列有關放射性同位素P的說法，正確的是(　　)
P與X互為同位素
P與其同位素有相同的化學性質
用P制成化合物后它的半衰期變長
P能釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對植物的影響
10.在放射性同位素的應用中，下列做法正確的是(　　)
應該用α射線探測物體的厚度
應該用γ粒子放射源制成“煙霧報警器”
放射育種利用γ射線照射種子使遺傳基因發生變異
醫院在利用放射線診斷疾病時用半衰期較長的放射性同位素
綜合提升練
11.一個靜止的鈾核，放射一個α粒子而變為釷核，在勻強磁場中的徑跡如圖所示，則正確的說法是(　　)
1是α粒子的徑跡，2是釷核的徑跡
1是釷核的徑跡，2是α粒子的徑跡
3是α粒子的徑跡，4是釷核的徑跡
3是釷核的徑跡，4是α粒子的徑跡
12.正電子發射計算機斷層掃描，其原理是借助于示蹤劑(正電子放射線藥物)可以聚集到病變部位的特點來發現疾病。常用核素氧15標記，其半衰期僅有2分鐘。對含氧元素的物質照射20～50 MeV的X射線，激發原子核邊緣的中子，可以產生氧15正電子核素。下列說法正確的是(　　)
用30 MeV的X射線照射氧16時，生成氧15的同時釋放出中子
氧15發生正電子衰變時，生成的新核含有9個中子
經過10分鐘，氧15的含量減小為原來的
將氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能發生變化
培優加強練
13.(16分)天然放射性鈾(U)發生衰變后產生釷(Th)和另一個原子核。
(1)(8分)請寫出衰變方程；
(2)(8分)若衰變前鈾(U)核的速度為v，衰變產生的釷(Th)核的速度為，且與鈾核速度方向相同，試估算產生的另一種新核的速度。
第2節　放射性元素的衰變
1.C　[由教材知識可知，β粒子為電子，C正確。]
2.C　[Bi的原子核有209－83＝126個中子；Np的原子核有237－93＝144個中子，則Bi的原子核比Np的原子核少18個中子，選項A、B錯誤；設衰變過程中共發生了x次α衰變，y次β衰變，則由質量數和電荷數守恒有237－209＝4x，93－2x＋y＝83，解得x＝7，y＝4，選項C正確，D錯誤。]
3.CD　[Bi經過一次衰變變成X，質量數沒有發生變化，為β衰變，即Bi→X＋e，解得a＝84；Bi經過一次衰變變成Tl，核電荷數少2，為α衰變，即Bi→Tl＋He，解得b＝206，故A、B錯誤；結合A、B可知X→Pb＋He，是α衰變；Tl→Pb＋e，是β衰變，故C、D正確。]
4.C　[由半衰期公式m′＝m可知，m′＝m×＝m，故選項C正確。]
5.C　[經過2個半衰期后礦石中剩余的鈾元素的質量為，故選項A、B錯誤；經過3個半衰期后礦石中剩余的鈾元素的質量為，故選項C正確；因為衰變產物大部分仍然留在該礦石中，所以礦石質量沒有太大的改變，選項D錯誤。]
6.C　[縱坐標由變為，說明這m0的113Sn中正好有一半的113Sn發生了衰變，經過的時間為一個半衰期，因此半衰期T1/2＝t2－t1＝115.1 d，C正確。]
7.C　[根據質量數、電荷數守恒可知a＝17，b＝1，因此X可表示為e，為正電子，故C正確，A、B、D錯誤。]
8.D　[由X＋N→A1Z1Y＋O得A＋14＝A1＋17，Z＋7＝Z1＋8，由A1Z1Y＋Li→2X得A1＋7＝2A，Z1＋3＝2Z，則A＝4，Z＝2，D正確。]
9.BD　[同位素有相同的質子數，不同的質量數，故A錯誤；同位素有相同的化學性質，故B正確；半衰期與原子的物理、化學狀態無關，故C錯誤；P為放射性同位素，可用作示蹤原子，故D正確。]
10.C　[γ射線的穿透能力最強，應該用γ射線探測物體的厚度，故A錯誤；因為α粒子的電離作用強，所以應該用α粒子放射源制成“煙霧報警器”，故B錯誤；γ光子的穿透能力最強，從而使種子的遺傳基因發生變異，故C正確；人體長時間接觸放射線會影響健康，所以醫院在利用放射線診斷疾病時用半衰期較短的放射性同位素，故D錯誤。]
11.B　[鈾核發生α衰變后變為釷核，α粒子和釷核都在勻強磁場中做勻速圓周運動，根據動量守恒定律知，兩粒子的速度方向相反，且都帶正電；根據左手定則，運動軌跡為兩個外切圓。α粒子和釷核的動量大小mv相等，根據r＝分析，電荷量大的軌道半徑小，知1是釷核的徑跡，2是α粒子的徑跡。故B正確，A、C、D錯誤。]
12.A　[用30 MeV的X射線照射氧16時，生成氧15的同時釋放出中子，核反應方程為X＋O→O＋n，故A正確；氧15產生正電子的衰變方程為O→e＋N，生成的新核有8個中子，故B錯誤；經過10分鐘，即經過5個半衰期，剩余氧15的含量m＝m0＝m0，故C錯誤；改變元素所處的物理環境和化學狀態，不改變半衰期，故D錯誤。]
13.(1)U→Th＋He　(2)v，方向與鈾核速度方向相同
解析　(1)由原子核衰變時電荷數和質量數都守恒可得其衰變方程為U→Th＋He。
(2)由(1)知新核為氦核，設氦核的速度為v′，一個核子的質量為m，則氦核的質量為4m、鈾核的質量為238m、釷核的質量為234m，由動量守恒定律得238mv＝234m·＋4mv′
解得v′＝v，方向與鈾核速度方向相同。第2節　放射性元素的衰變
學習目標　1.知道衰變及兩種衰變的規律，能熟練寫出衰變方程。 2.掌握半衰期的概念及有關計算。 3.知道核反應及其遵從的規律，會正確書寫核反應方程。
4.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。 5.了解放射性在生產和科學研究領域的應用，知道射線的危害及防護。
知識點一　原子核的衰變
釙（Po）和鐳（Ra）是瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里在研究中發現的兩種放射性很強的元素，并且在1902年，瑪麗·居里從礦渣中提取出了0.1克的鐳鹽。
（1）原子核是由質子和中子組成的，當放射性元素放射出α粒子時，其原子核的質子數和中子數是否改變？
（2）當原子核的質子數改變時，其在元素周期表中的位置是否改變？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.定義：原子核自發地放出　　　　　　或　　　　　　，變成另一種原子核，這種變化稱為原子核的衰變。
2.衰變類型
（1）α衰變：放射性元素放出α粒子的衰變過程。放出一個α粒子后，核的質量數　　　　　　，電荷數　　　　　　，成為新核。
（2）β衰變：放射性元素放出β粒子的衰變過程。放出一個β粒子后，核的質量數　　　　，電荷數　　　　　　。
3.衰變規律：原子核衰變時　　　　　　和　　　　　　都守恒。
【思考】
如圖為α衰變、β衰變示意圖。
（1）當原子核發生α衰變時，原子核的質子數、中子數和質量數如何變化？
（2）當發生β衰變時，新核的電荷數相對原來的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？
（3）原子核衰變過程中遵循哪些規律？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1 （多選）（教材P108圖5.2－1、2改編）如圖所示為鈾238經過一次α衰變和β衰變生成鏷234的示意圖，下列核反應方程中為α衰變或β衰變的實質轉化方程的是（　　）
A.4H＋2e→He
B.2H＋2n→He
C.n→H＋e
D.H→n＋e
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　原子核衰變的理解
衰變類型 α衰變 β衰變
衰變方程 X→Y＋He X→Y＋e
衰變實質 2個質子和2個中子結合成氦核2H＋2n→He 1個中子轉化為1個質子和1個電子n→H＋e
典型方程 U→Th＋He Th→Pa＋e
衰變規律 電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒
例2 （2023·重慶卷，6）原子核U可以經過多次α和β衰變成為穩定的原子核Pb，在該過程中，可能發生的β衰變是（　　）
A.Fr→Ra＋e B.Bi→Po＋e
C.Ra→Ac＋e D.Po→At＋e
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
確定原子核衰變次數的方法與技巧
（1）方法：設放射性元素X經過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩定的新元素Y，則衰變方程為X→Y＋nHe＋me
根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程：
A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m。
（2）技巧：為了確定衰變次數，一般先由質量數的改變確定α衰變的次數（這是因為β衰變對質量數沒有影響），然后根據衰變規律確定β衰變的次數。　　　　
知識點二　半衰期
你知道考古學家根據什么推斷古化石的年代嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.定義：放射性元素的原子核有　　　　發生衰變所需的時間，叫作這種元素的半衰期。
2.特點
（1）不同的放射性元素，半衰期　　　　，甚至差別非常大。
（2）放射性元素衰變的快慢是由　　　　　　　　　　決定的，跟原子所處的化學狀態和外部條件　　　　　　。
3.適用條件：半衰期描述的是　　　　　　，不適用于單個原子核的衰變。
4.衰變規律
N余＝N原，m余＝m0，式中N原、m0表示衰變前的原子數和質量，N余、m余表示衰變后的尚未發生衰變的原子數和質量，t表示衰變時間，T1/2表示半衰期。
5.半衰期的應用：利用半衰期非常穩定這一特點，可以通過測量其衰變程度來推斷　　　　。
【思考】
針對放射性元素的半衰期，一同學提出了如下問題：1 g某種放射性元素，經過一個半衰期，其質量剩余0.5 g，如果有100個該放射性元素的原子核，經過一個半衰期，是否一定剩余50個呢？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3 （多選）下列關于放射性元素的半衰期的幾種說法正確的是（　　）
A.同種放射性元素，在化合物中的半衰期比在單質中長
B.放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學狀態無關，它是一個統計規律，只對大量的原子核適用
C.氡的半衰期是3.8天，若有4 g氡原子核，則經過7.6天就只剩下1 g氡
D.氡的半衰期是3.8天，若有4個氡原子核，則經過7.6天就只剩下一個氡
例4 （教材P110圖5.2－4改編）放射性同位素衰變的快慢有一定的規律，如圖所示為2 g Rn衰變后的質量隨時間t變化的圖像。
（1）求Rn的半衰期；
（2）已知Rn衰變成為Po，當生成的Po數量是Rn剩余數量的15倍時，求Rn衰變所經歷的時間。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
知識點三　核反應
1.核反應：原子核在其他粒子的轟擊下產生　　　　　　或者發生狀態變化的過程。
（1）條件：用α粒子、質子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發生轉變。
（2）實質：用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內部使核發生了轉變。
2.原子核人工轉變的三大發現
（1）1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發現了質子的核反應方程：N＋He→　　　　＋H。
（2）1932年查德威克用α粒子轟擊鈹，發現了中子的核反應方程：Be＋He→　　　　＋n。
（3）1934年約里奧—居里夫婦發現放射性同位素和正電子的核反應方程：Al＋He→　　　＋n，
　　　　→Si＋e。
3.遵循規律：　　　　　守恒，　　　　　守恒。
【思考】
　原子核的人工轉變與衰變有什么異同？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例5 （2023·北京卷，3）下列核反應方程中括號內的粒子為中子的是（　　）
A.U＋n→Ba＋Kr＋（　　）
B.U→Th＋（　　）
C.N＋He→O＋（　　）
D.C→N＋（　　）
訓練1 我國發射的“嫦娥”系列月球探測器，在著陸器和月球車內均安置有钚－238，以確保儀器艙內溫度不會很低，讓搭載的儀器安然度過月夜，成為儀器的“暖寶寶”。Pu可以通過以下過程得到：U＋H→Np＋kn，Np→X＋Pu，則下列說法正確的是（　　）
A.k＝1，X為質子 B.k＝2，X為電子
C.k＝1，X為電子 D.k＝2，X為質子
知識點四　放射性同位素及其應用
人工放射性同位素的放射強度易于控制，它的半衰期比天然放射性物質短得多，因此在國民經濟和科學研究的各個領域得到廣泛的應用。
（1）能用α射線來測量金屬板的厚度嗎？
（2）γ射線照射食品延長保存期的原理是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.放射性同位素
（1）定義：具有　　　　　　的同位素。
（2）類型：　　　　放射性同位素和　　　　放射性同位素。
（3）人工放射性同位素具有　　　　豐富，放射強度　　　　　　，半衰期　　　　和放射性廢料容易　　　　的優點。
2.放射性同位素的應用
（1）射線測厚儀：使用放射性同位素發出的射線來測　　　　。
（2）放射治療：利用放射性同位素發出的　　　　破壞癌細胞組織。
（3）培優、保鮮：利用放射性同位素放出的射線照射　　　　，培養優良品種；照射食品可以殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發芽，延長保存期。
（4）示蹤原子：一種元素的各種同位素有　　　　化學性質，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探測出原子到達的位置。
3.輻射與安全：人類一直生活在放射性的環境中，過量的射線對人體組織　　　　　　。要防止放射性物質對空氣、水源、用具等的污染。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例6 （多選）關于人工放射性同位素，下列說法正確的是（　　）
A.人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物質的半衰期長很多
B.人工放射性同位素的放射強度容易控制
C.人工放射性同位素的γ射線能進行金屬探傷
D.使用人工放射性同位素也要遵守操作規程，防止對空氣、水源、用具等的污染
訓練2 下列說法正確的是（　　）
A.給農作物施肥時，在肥料里放一些放射性同位素，是因為農作物吸收放射性同位素后生長更好
B.輸油管道漏油時，可以在輸送的油中放一些放射性同位素探測其射線，確定漏油位置
C.天然放射性元素也可以作為示蹤原子加以利用，只是較少，經濟上不劃算
D.放射性元素被植物吸收，其放射性將發生改變
隨堂對點自測
1.（原子核的衰變）某放射性元素的原子核內有N個核子，其中有n個質子，該原子核發生2次α衰變和1次β衰變，變成1個新核，則（　　）
A.衰變前原子核有（N－n）個中子
B.衰變后新核有（n－4）個質子
C.衰變后新核的核子數為（N－3）
D.衰變后新核的中子數為（N－n－3）
2.（半衰期）下列關于放射性元素半衰期的說法正確的是（　　）
A.100個放射性元素原子核經過一個半衰期后剩余50個未衰變的原子核
B.通過化學方法可以改變放射性元素的半衰期
C.通過物理方法可以改變放射性元素的半衰期
D.半衰期越長對環境的影響時間越長
3.（核反應和核反應方程）（多選）關于核反應，下列說法正確的是（　　）
A.在核反應中，質量守恒、電荷數守恒
B.核反應方程U→Th＋He屬于α衰變
C.核反應方程N＋He→O＋H屬于原子核的人工轉變
D.核反應方程C→N＋e屬于β衰變，而β射線來自原子外層的電子
第2節　放射性元素的衰變
知識點一
導學　提示　(1)改變　(2)改變
知識梳理
1.α粒子　β粒子　2.(1)減少4　減少2　(2)不變　增加1
3.電荷數　質量數
[思考] 提示　(1)鈾238發生α衰變時，質子數減少2，中子數減少2，質量數減少4。
(2)釷234發生β衰變時，新核的電荷數增加1。新核在元素周期表中的位置向后移動一位。
(3)原子核衰變時電荷數和質量數都守恒。
例1 BC　[α衰變的實質是原子核中的兩個質子和兩個中子結合起來形成一個α粒子，β衰變的實質是原子核內的中子轉化成了一個質子和一個電子，B、C正確。]
例2 A　[原子核U衰變成為穩定的原子核Pb，質量數減小了28，則經過了7次α衰變，中間生成的新核的質量數可能為231，227，223，219，215，211，則發生β衰變的原子核的質量數為上述各數，則B、C、D都不可能，根據核反應的質量數和電荷數守恒可知，A正確。]
知識點二
導學　提示　只要測出古化石中碳14的含量就可以根據碳14的半衰期推斷古化石的年齡。
知識梳理
1.半數　2.(1)不同　(2)核內部自身的因素　沒有關系
3.統計規律　5.時間
[思考] 提示　不一定，半衰期是一個統計規律，當放射性元素很少時，半衰期的公式就不再適用。
例3 BC　[放射性元素的原子核有半數發生衰變時所需要的時間叫半衰期，這是一個統計規律，對于大量的原子核才適用，對于少量原子核是不成立的，放射性元素衰變的快慢是由原子核內部自身的因素決定的，與原子所處的物理和化學狀態無關，故A、D錯誤，B、C正確。]
例4 (1)3.8d　(2)15.2d
解析　(1)根據半衰期定義和題圖可知0.5 g該元素衰變到0.25 g所用時間即為其半衰期，則其半衰期T1/2＝11.4 d－7.6 d＝3.8 d。
(2)當生成的Po數量是Rn剩余數量的15倍時，已經衰變的Rn是剩余Rn數量的15倍，設未衰變部分的質量為m，總質量為m0
則有＝
又m＝m0()，聯立解得t＝15.2 d。
知識點三
1.新原子核　2.(1)O　(2)C　(3)P　P　3.質量數　電荷數
[思考] 提示　
不同點：原子核的人工轉變，是一種核反應，是其他粒子與原子核相互作用的結果，需要一定的裝置和條件才能發生；而衰變是原子核的自發變化，它不受物理化學條件的影響。
相同點：人工轉變與衰變過程一樣，在發生過程中質量數與電荷數都守恒，反應前后粒子總動量守恒。
例5 A　[根據電荷數和質量數守恒知，核反應方程為U＋n→Ba＋Kr＋(3n)，故A正確；核反應方程為U→Th＋(He)，故B錯誤；核反應方程為N＋He→O＋(H)，故C錯誤；核反應方程為C→N＋(e)，故D錯誤。]
訓練1 B　[在核反應方程中U＋H→Np＋kn，由電荷數守恒和質量數守恒可得238＋2＝238＋k，解得k＝2，在核反應方程中Np→X＋Pu，有93＝Z＋94，238＝A＋238，解得Z＝－1，A＝0，所以X為電子，故B正確，A、C、D錯誤。]
知識點四
導學　提示　(1)不能。
(2)用γ射線照射食品可以殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發芽，延長保存期。
知識梳理
1.(1)放射性　(2)天然　人工　(3)資源　容易控制　較短　處理　2.(1)厚度　(2)射線　(3)種子　(4)相同的　3.有破壞作用
例6 BCD　[人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物質的短，故選項A錯誤；人工放射性同位素的放射強度容易控制，故選項B正確；人工放射性同位素的γ射線能進行金屬探傷，故選項C正確；使用人工放射性同位素也要遵守操作規程，防止對空氣、水源、用具等的污染，故選項D正確。]
訓練2 B　[放射性元素與它的同位素的化學性質相同，但是利用放射性元素可以確定農作物在各季節對含有哪種元素的肥料吸收率高。無論植物吸收含放射性元素的肥料，還是無放射性肥料，植物生長是相同的，A錯誤；放射性同位素，含量易控制，衰變周期短，不會對環境造成永久污染，而天然放射性元素，劑量不易控制、衰變周期長，會污染環境，所以不用天然放射性元素，C錯誤；放射性是原子核本身的性質，與元素的狀態、組成等無關，D錯誤；放射性同位素可以向周圍釋放射線，只要在管道周圍尋找射線源，就可找到漏油位置，B正確。]
隨堂對點自測
1.A　[核子數等于質子數加中子數，所以衰變前原子核有(N－n)個中子，A正確；衰變后新核有n－(2×2－1)＝(n－3)個質子，B錯誤；衰變后新核的核子數為N－2×4＝N－8，C錯誤；衰變后新核的中子數為(N－n－5)，D錯誤。]
2.D　[半衰期具有統計規律，對大量原子核適用，對少數原子核不適用，故A錯誤；半衰期是由放射性元素核內部自身因素決定的，與物理狀態和化學狀態無關，故B、C錯誤；半衰期越長的放射性元素衰變的越慢，對環境的影響時間越長，故D正確。]
3.BC　[核反應遵循質量數守恒，電荷數守恒，故A錯誤；根據核反應的特點可知，核反應方程U→＋He屬于α衰變，故B正確；核反應方程＋He→＋H屬于人工核反應，故C正確；β衰變是原子核的衰變，與核外電子無關，β衰變時釋放的電子是由核內一個中子轉化成一個質子的同時釋放出來的，故D錯誤。](共56張PPT)
第2節　放射性元素的衰變
第五章　原子核
1.知道衰變及兩種衰變的規律，能熟練寫出衰變方程。 2.掌握半衰期的概念及有關計算。 3.知道核反應及其遵從的規律，會正確書寫核反應方程。 4.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。 5.了解放射性在生產和科學研究領域的應用，知道射線的危害及防護。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　半衰期
知識點一　原子核的衰變
知識點三　核反應
知識點四　放射性同位素及其應用
知識點一　原子核的衰變
釙(Po)和鐳(Ra)是瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里在研究中發現的兩種放射性很強的元素，并且在1902年，瑪麗·居里從礦渣中提取出了0.1克的鐳鹽。
(1)原子核是由質子和中子組成的，當放射性元素放射出α粒子時，其原子核的質子數和中子數是否改變？
(2)當原子核的質子數改變時，其在元素周期表中的位置是否改變？
提示　(1)改變　(2)改變
1.定義：原子核自發地放出_________或_________，變成另一種原子核，這種變化稱為原子核的衰變。
2.衰變類型
(1)α衰變：放射性元素放出α粒子的衰變過程。放出一個α粒子后，核的質量數_________，電荷數_________，成為新核。
(2)β衰變：放射性元素放出β粒子的衰變過程。放出一個β粒子后，核的質量數______，電荷數_________。
3.衰變規律：原子核衰變時_________和_________都守恒。
α粒子
β粒子
減少4　
減少2
不變
增加1
電荷數
質量數
【思考】
如圖為α衰變、β衰變示意圖。
(1)當原子核發生α衰變時，原子核的質子數、中子數和質量數如何變化？
(2)當發生β衰變時，新核的電荷數相對原來的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？
(3)原子核衰變過程中遵循哪些規律？
提示　(1)鈾238發生α衰變時，質子數減少2，中子數減少2，質量數減少4。
(2)釷234發生β衰變時，新核的電荷數增加1。新核在元素周期表中的位置向后移動一位。
(3)原子核衰變時電荷數和質量數都守恒。
BC
例1 (多選)(教材P108圖5.2－1、2改編)如圖所示為鈾238經過一次α衰變和β衰變生成鏷234的示意圖，下列核反應方程中為α衰變或β衰變的實質轉化方程的是(　　)
解析　α衰變的實質是原子核中的兩個質子和兩個中子結合起來形成一個α粒子，β衰變的實質是原子核內的中子轉化成了一個質子和一個電子，B、C正確。
原子核衰變的理解
A
知識點二　半衰期
你知道考古學家根據什么推斷古化石的年代嗎？
提示　只要測出古化石中碳14的含量就可以根據碳14的半衰期推斷古化石的年齡。
1.定義：放射性元素的原子核有______發生衰變所需的時間，叫作這種元素的半衰期。
2.特點
(1)不同的放射性元素，半衰期______，甚至差別非常大。
(2)放射性元素衰變的快慢是由________________________決定的，跟原子所處的化學狀態和外部條件____________。
3.適用條件：半衰期描述的是____________，不適用于單個原子核的衰變。
半數
不同
核內部自身的因素
沒有關系
統計規律
4.衰變規律
5.半衰期的應用：利用半衰期非常穩定這一特點，可以通過測量其衰變程度來推斷______。
時間
【思考】
針對放射性元素的半衰期，一同學提出了如下問題：1 g某種放射性元素，經過一個半衰期，其質量剩余0.5 g，如果有100個該放射性元素的原子核，經過一個半衰期，是否一定剩余50個呢？
提示　不一定，半衰期是一個統計規律，當放射性元素很少時，半衰期的公式就不再適用。
BC
例3 (多選)下列關于放射性元素的半衰期的幾種說法正確的是(　　)
A.同種放射性元素，在化合物中的半衰期比在單質中長
B.放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學狀態無關，它是一個統計規律，只對大量的原子核適用
C.氡的半衰期是3.8天，若有4 g氡原子核，則經過7.6天就只剩下1 g氡
D.氡的半衰期是3.8天，若有4個氡原子核，則經過7.6天就只剩下一個氡
解析　放射性元素的原子核有半數發生衰變時所需要的時間叫半衰期，這是一個統計規律，對于大量的原子核才適用，對于少量原子核是不成立的，放射性元素衰變的快慢是由原子核內部自身的因素決定的，與原子所處的物理和化學狀態無關，故A、D錯誤，B、C正確。
解析　(1)根據半衰期定義和題圖可知0.5 g該元素衰變到0.25 g所用時間即為其半衰期
則其半衰期T1/2＝11.4 d－7.6 d＝3.8 d。
答案　(1)3.8d　(2)15.2d
知識點三　核反應
1.核反應：原子核在其他粒子的轟擊下產生__________或者發生狀態變化的過程。
(1)條件：用α粒子、質子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發生轉變。
(2)實質：用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內部使核發生了轉變。
新原子核
2.原子核人工轉變的三大發現
質量數
3.遵循規律：_________守恒，_________守恒。
電荷數
【思考】
原子核的人工轉變與衰變有什么異同？
提示　
不同點：原子核的人工轉變，是一種核反應，是其他粒子與原子核相互作用的結果，需要一定的裝置和條件才能發生；而衰變是原子核的自發變化，它不受物理化學條件的影響。
相同點：人工轉變與衰變過程一樣，在發生過程中質量數與電荷數都守恒，反應前后粒子總動量守恒。
A
例5 (2023·北京卷，3)下列核反應方程中括號內的粒子為中子的是(　　)
B
知識點四　放射性同位素及其應用
人工放射性同位素的放射強度易于控制，它的半衰期比天然放射性物質短得多，因此在國民經濟和科學研究的各個領域得到廣泛的應用。
(1)能用α射線來測量金屬板的厚度嗎？
(2)γ射線照射食品延長保存期的原理是什么？
提示　(1)不能。
(2)用γ射線照射食品可以殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發芽，延長保存期。
1.放射性同位素
放射性
(1)定義：具有_________的同位素。
(2)類型：______放射性同位素和______放射性同位素。
(3)人工放射性同位素具有______豐富，放射強度____________，半衰期______和放射性廢料容易______的優點。
天然
人工
資源
容易控制
較短
處理
2.放射性同位素的應用
厚度
(1)射線測厚儀：使用放射性同位素發出的射線來測______。
(2)放射治療：利用放射性同位素發出的______破壞癌細胞組織。
(3)培優、保鮮：利用放射性同位素放出的射線照射______，培養優良品種；照射食品可以殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發芽，延長保存期。
(4)示蹤原子：一種元素的各種同位素有_________化學性質，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探測出原子到達的位置。
3.輻射與安全：人類一直生活在放射性的環境中，過量的射線對人體組織_______________。要防止放射性物質對空氣、水源、用具等的污染。
射線
種子
相同的
有破壞作用
BCD
例6 (多選)關于人工放射性同位素，下列說法正確的是(　 　)
A.人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物質的半衰期長很多
B.人工放射性同位素的放射強度容易控制
C.人工放射性同位素的γ射線能進行金屬探傷
D.使用人工放射性同位素也要遵守操作規程，防止對空氣、水源、用具等的污染
解析　人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物質的短，故選項A錯誤；人工放射性同位素的放射強度容易控制，故選項B正確；人工放射性同位素的γ射線能進行金屬探傷，故選項C正確；使用人工放射性同位素也要遵守操作規程，防止對空氣、水源、用具等的污染，故選項D正確。
B
訓練2 下列說法正確的是(　　)
A.給農作物施肥時，在肥料里放一些放射性同位素，是因為農作物吸收放射性同位素后生長更好
B.輸油管道漏油時，可以在輸送的油中放一些放射性同位素探測其射線，確定漏油位置
C.天然放射性元素也可以作為示蹤原子加以利用，只是較少，經濟上不劃算
D.放射性元素被植物吸收，其放射性將發生改變
解析　放射性元素與它的同位素的化學性質相同，但是利用放射性元素可以確定農作物在各季節對含有哪種元素的肥料吸收率高。無論植物吸收含放射性元素的肥料，還是無放射性肥料，植物生長是相同的，A錯誤；放射性同位素，含量易控制，衰變周期短，不會對環境造成永久污染，而天然放射性元素，劑量不易控制、衰變周期長，會污染環境，所以不用天然放射性元素，C錯誤；放射性是原子核本身的性質，與元素的狀態、組成等無關，D錯誤；放射性同位素可以向周圍釋放射線，只要在管道周圍尋找射線源，就可找到漏油位置，B正確。
隨堂對點自測
2
A
1.(原子核的衰變)某放射性元素的原子核內有N個核子，其中有n個質子，該原子核發生2次α衰變和1次β衰變，變成1個新核，則(　　)
A.衰變前原子核有(N－n)個中子 B.衰變后新核有(n－4)個質子
C.衰變后新核的核子數為(N－3) D.衰變后新核的中子數為(N－n－3)
解析　核子數等于質子數加中子數，所以衰變前原子核有(N－n)個中子，A正確；衰變后新核有n－(2×2－1)＝(n－3)個質子，B錯誤；衰變后新核的核子數為N－2×4＝N－8，C錯誤；衰變后新核的中子數為(N－n－5)，D錯誤。
D
2.(半衰期)下列關于放射性元素半衰期的說法正確的是(　　)
A.100個放射性元素原子核經過一個半衰期后剩余50個未衰變的原子核
B.通過化學方法可以改變放射性元素的半衰期
C.通過物理方法可以改變放射性元素的半衰期
D.半衰期越長對環境的影響時間越長
解析　半衰期具有統計規律，對大量原子核適用，對少數原子核不適用，故A錯誤；半衰期是由放射性元素核內部自身因素決定的，與物理狀態和化學狀態無關，故B、C錯誤；半衰期越長的放射性元素衰變的越慢，對環境的影響時間越長，故D正確。
BC
3.(核反應和核反應方程)(多選)關于核反應，下列說法正確的是(　　)
課后鞏固訓練
3
C
題組一　原子核的衰變
1.(2023·海南卷，1)釷元素衰變時會放出β粒子，其中β粒子是(　　)
A.中子 B.質子 C.電子 D.光子
解析　由教材知識可知，β粒子為電子，C正確。
對點題組練
C
CD
C
題組二　半衰期
4.碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質量為m的碘131，經過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有(　　)
C
5.一塊含鈾的礦石質量為M，其中鈾元素的質量為m，鈾發生一系列衰變，最終生成物為鉛。已知鈾的半衰期為T1/2，那么下列說法中正確的是(　　)
C
A.67.3 d B.101.0 d C.115.1 d D.124.9 d
C
D
BD
題組四　放射性同位素及其應用
解析　同位素有相同的質子數，不同的質量數，故A錯誤；同位素有相同的化學性質，故B正確；半衰期與原子的物理、化學狀態無關，故C錯誤；P為放射性同位素，可用作示蹤原子，故D正確。
C
10.在放射性同位素的應用中，下列做法正確的是(　　)
A.應該用α射線探測物體的厚度
B.應該用γ粒子放射源制成“煙霧報警器”
C.放射育種利用γ射線照射種子使遺傳基因發生變異
D.醫院在利用放射線診斷疾病時用半衰期較長的放射性同位素
解析　γ射線的穿透能力最強，應該用γ射線探測物體的厚度，故A錯誤；因為α粒子的電離作用強，所以應該用α粒子放射源制成“煙霧報警器”，故B錯誤；γ光子的穿透能力最強，從而使種子的遺傳基因發生變異，故C正確；人體長時間接觸放射線會影響健康，所以醫院在利用放射線診斷疾病時用半衰期較短的放射性同位素，故D錯誤。
B
綜合提升練
11.一個靜止的鈾核，放射一個α粒子而變為釷核，在勻強磁場中的徑跡如圖所示，則正確的說法是(　　)
A.1是α粒子的徑跡，2是釷核的徑跡
B.1是釷核的徑跡，2是α粒子的徑跡
C.3是α粒子的徑跡，4是釷核的徑跡
D.3是釷核的徑跡，4是α粒子的徑跡
A
培優加強練

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