5.2放射性元素的衰变（解析版）.docx

1、5.2 放射性元素的衰变知识点一、原子核的衰变1定义：原子核自发地放出粒子或粒子，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，质量数减少4，电荷数减少2，U的衰变方程：UThHe. (2)衰变：原子核放出粒子的衰变进行 衰变时，质量数不变，电荷数加1，Th的衰变方程：ThPae.3 衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒原子核衰变的理解衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeXAZ1Ye衰变实质2个质子和2个中子结合成氦核2H2nHe1个中子转化为1个质子和1个电子nHe典型方程UThHeThPae衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒知识点二、半衰期1定义：放射性元素的

2、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对半衰期规律的理解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.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，可以对大量原子核衰变行为

3、进行预测，而单个特定原子核的衰变行为不可预测知识点三、核反应1定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程2原子核的人工转变：卢瑟福用粒子轰击氮原子核，核反应方程NHeOH.3遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒核反应方程条件用粒子、质子、中子，甚至用光子轰击原子核使原子核发生转变.实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变规律(1)质量数、电荷数守恒；(2)动量守恒原子核人工转变的三大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程：NHeOH(2)1932年查德威克发现中子的核反应方程：BeHeCn(3)1934年约里奥居里夫妇发

4、现放射性同位素和正电子的核反应方程：AlHePn；PSie.核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向知识点四、放射性同位素及其应用1放射性同位素：具有放射性的同位素2应用：(1)射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素发出的射线来测厚度(2)放射治疗(3)培优、保鲜(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置知识点五、辐射与安全1人类一直生活在放射性的环境中2过量的射线对人体组织有破坏作用在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时，要防止放射性物质对水源、空气、用具等

5、的污染例题1 （2021秋如皋市校级期末）如图，一个原子核X经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出 24He的总个数为（）A6B8C10D14【解答】解：由图分析可知，核反应方程为 92238X 82206Y+a 24He+b -10e设经过a次衰变，b次衰变。由电荷数与质量数守恒可得：238206+4a；9282+2ab解得：a8，b6，则此过程中放射出 24He的总个数为8次，故ACD错误，B正确。故选：B。例题2 （2021乙卷）医学治疗中常用放射性核素113In产生射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn，经过时间

6、t后剩余的113Sn质量为m，其mm0-t图线如图所示。从图中可以得到113Sn的半衰期为（）A67.3dB101.0dC115.1dD124.9d【解答】解：由图可知质量为23m0的113Sn衰变到13m0的所用的时间tt2t1，其中t2182.4d，t167.3d，代入解得t115.1d，故113Sn的半衰期为115.1d，故C正确，ABD错误。故选：C。例题3 （2022春船营区校级期中）目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素。比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出、射线，这些射线会导致细胞

7、发生癌变及呼吸道等方面的疾病。根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（）A衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的B氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了C射线一般伴随着或射线产生，在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱D发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4【解答】解：A、衰变所释放的电子来自原子核，是原子核中的一个中子转变为一个电子和一个质子，电子释放出来，故A正确。B、半衰期具有统计意义，只对大量的原子核适用，故B错误。C、射线一般伴随着或射线产生，在这三种射线中，射线的穿透能力最弱，电离能力最强，故C错误；D、发

8、生衰变时，电荷数少2，质量数少4，则中子数少故D错误故选：A。例题4 （2023崇明区二模）银河系中存在大量的放射性同位素铝26，其衰变方程为 1326Al 1226Mg+Y，则Y是（）A氦核B中子C质子D正电子【解答】解：衰变前后电荷数守恒，质量数守恒，则Y的质量数为26260，电荷数为13121，所以Y是正电子，故D正确，ABC错误。故选：D。例题5 （2020秋辽阳期末）已知Co60的衰变方程为 2760Co 2860Ni+X，半衰期为5.27年，则X和1克Co60经过5.27年后还剩下Co60的质量分别为（）A质子0.5克B电子0.5克C质子0.25克D电子0.25克【解答】解：根据质

9、量数守恒可知X的质量数为A60600，电荷数：z27281，可知X粒子为电子；根据半衰期的定义可知，1g钴60经过5.27年，即经过一个半衰期后，还有0.5g没有衰变，故ACD错误，B正确。故选：B。例题6 92235U经过m次衰变和n次衰变 82207Pb，则（）Am7，n3Bm7 n4Cm14 n9Dm14 n18【解答】解：衰变方程为： 92235U 82207Pb+m+n则：235207+4m，解得：m7又：9282+72n，得：n4故选：B。例题7 由于放射性元素 93237Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知 93237Np经过一系列

10、衰变和衰变后变成 83209Bi，下列论断中正确的是（）A衰变过程中原子核的质量数和电荷量守恒B 83209Bi的原子核比 93237Np的原子核少28个中子C衰变过程中共发生了7次 衰变和4次衰变D经过两个半衰期后含有 93237Np的矿石的质量将变为原来的四分之一【解答】解：A、83209Bi的原子核比93237Np的原子核质量数少28，电荷数少10，所以衰变过程中原子核的质量和电荷量不守恒，故A错误；B、83209Bi的原子核比93237Np的原子核质量数少28，电荷数少10，故中子少18个，故B错误；C、设93237Np变为83209Bi需要经过x次衰变和y次衰变，根据质量数和电荷数守

11、恒则有：93832xy，4x237209，所以解得：x7，y4，故C正确；D、经过两个半衰期后93237Np的原子核个数变为原来的四分之一，但含有93237Np的矿石质量大于原来的四分之一，故D错误。故选：C。例题8 家庭装修中释放的甲醛和射线是白血病的重要诱因。家庭装修中的射线来源往往是不合格的瓷砖、洁具等，瓷砖、洁具释放的氡气（ 86222Rn）具有放射性，氡222衰变为钋218（ 84218Po）的半衰期为3.8天，则氡222衰变释放出的粒子和密闭房间中氡气浓度减小87.5%需要的时间分别为（）A电子，11.4天B质子，7.6天C中子，19天D粒子，11.4天【解答】解：氡222衰变为钋

12、218的过程，质量数减少4，质子数减少2，可判断发生了衰变，放出的粒子为粒子；根据半衰期公式方程N余=N0(12)tT，氡气浓度减小87.5%时有N余N0=12.5%，解得：t3T11.4天，故ABC错误，D正确；故选：D。例题9 如图所示为某种放射性元素的衰变规律（纵坐标nn0表示任意时刻放射性元素的原子数与t0时的原子数之比），则该放射性元素的半衰期是 天（一个月按30天计算）在从某古迹中发掘出来的木材中，所含 614C的比例是正在生长的植物中的80%，放射性 614C的半衰期是5700年，根据图象可以推算，该古迹距今约 年【解答】解：根据半衰期的意义，nn0=0.5时，对应的时间即为一个

13、半衰期，由图象可知该放射性元素的半衰期是6个月，即为180天由图象反映的信息可知，当nn0=0.8时，对应的时间为13个半衰期，由C14的半衰期是5700年，得该古迹距今约1900年故答案为：180，19001. 在匀强磁场中，有一个原来静止的 614C原子核，它放出的粒子与新核的径迹是两个内切的圆，圆的直径之比为7：1，那么碳14的衰变方程应为（）A 614C -10e+ 514BB 614C 24He+ 410BeC 614C 12H+ 410BeD 614C -10e+ 714N【解答】解：碳14原子核在衰变的瞬间生成的两个新核的过程满足动量守恒定律，原子核受到的洛伦兹力提供向心力，根据

14、牛顿第二定律可得；qvB=mv2r 解得：r=mvqB放出的粒子与新核的动量等大反向，即mv大小相等，根据直径的比值关系可知，两原子核的电荷之比为1：7。又因为两核速度方向相反，根据两核在磁场中的轨迹是两个内切圆，再结合左手定则可知，两新核的电性一定相反，则可知碳14原子核发生的是衰变，则根据衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒有： 614C -10e+ 714N，故ABC错误，D正确；故选：D。2. 中国散裂中子源（CSNS）是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置，2018年8月23日通过国家验收，并对国内外各领域的用户开放。下列核反应方程中X为中子的是（）A 1530P 1430Si+XB

15、92238U 90234Th+XC 1327Al+ 01n 1227Mg+XD 1327Al+ 24He 1530P+X【解答】解：A、根据质量数和电荷数守恒可知，该核反应方程中的X为质量数为30300，电荷数为15141，因此X为正电子，故A错误；B、根据质量数和电荷数守恒可知，该核反应方程中的X为质量数为2382344，电荷数为92902，故该方程中的X为粒子，故B错误；C、根据质量数和电荷数守恒可知，该核反应方程中的X为质量数为27+1271，电荷数为13121，故该方程中的X为质子，故C错误；D、根据质量数和电荷数守恒可知，该核反应方程中的X为质量数为27+4301，电荷数为13+21

16、50，故该方程中的X为中子，故D正确。故选：D。3. 关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是（）A利用射线使空气电离，把静电荷泄去B利用射线照射植物的种子，使产量显著增加C利用射线来治肺癌、食道癌D利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子【解答】解：A、利用放射线消除有害静电是利用射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电放出，故A错误；B、利用射线照射植物的种子，使产量显著增加，故B错误；C、利用射线来治疗肺癌、食道癌等疾病，故C错误；D、根据放射性同位素的应用可知，用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用，故D正确；故选：D。4. A、B两种放射性元素，原来都

17、静止在匀强磁场中，磁场方向如图所示，其中一个放出粒子，另一个放出粒子，与粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示粒子，粒子以及两个剩余核的运动轨迹，则下列判断正确的是 （）Aa为粒子轨迹，c为粒子轨迹Bb为粒子轨迹，c为粒子轨迹Ca为粒子轨迹，d为粒子轨迹Db为粒子轨迹，d为粒子轨迹【解答】解：带电粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力做向心力，即Bvq=mv2R，所以，R=mvBq；放射性原子核裂变过程动量守恒，故电荷大的半径小，即b，c为剩余核；a，d为粒子，粒子；又有放射性原子核裂变过程动量守恒，故裂变后速度方向相反，所以，若两粒子带同号电荷的偏转方向相反，两粒子带异号电荷则偏

18、转方向相同；所以，b为粒子轨迹，c为粒子轨迹，故B正确，ACD错误；故选：B。5. （2022春铜山区期中）一个质量数为X的原子核经过一系列衰变和衰变后成为质量数为Y的原子核，下列说法正确的是（）A经过一次衰变，该原子核的电荷数减少4B经过一次衰变，该原子核中的一个质子转变为中子C这一过程共发生了X-Y4次衰变D这一过程共发生了（XY）次衰变【解答】解：A.经过一次衰变，该原子核的电荷数减少2，质量数减少4，故A错误；B.经过一次衰变，该原子核中的一个中子转化为一个质子和一定电子，故B错误；C.因为发生衰变时，原子核的质量数保持不变，假设发生了n次衰变，根据质量数守恒可得X4n+Y解得n=X-

19、Y4可知这一过程共发生了X-Y4次衰变，故C正确；D.由于不清楚衰变前后的电荷数，故不能判断发生衰变的次数，故D错误；故选：C。6. （2022南京模拟） 614C发生放射性衰变变为 714N，半衰期约为5700年。已知植物存活期间，其体内 614C与 612C的比例不变，生命活动结束后， 614C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中 614C的比例正好是现代植物所制样品的四分之一，下列说法正确的是（）。A 612C、 613C、 614C具有相同的中子数B该古木的年代距今约为11400年C 614C衰变为 714N的过程中放出射线D增加样品测量环境的压强将加速 614C的衰变【解答】

20、解：A 612C、 613C、 614C具有相同的质子数和不同的中子数，故A错误；B设原来 614C的质量为M0，衰变后剩余质量为M，则有M=M0(12)nn为产生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的14，则有n2，则该古木的年代距今约为11400年，故B正确；C 614C衰变为 614N的过程中质量数没有变化，而核电荷数增加1，所以是其中的一个中子转化为一个质子，放出一个电子，因此放出射线，故C错误；D放射性元素的半衰期由元素本身性质决定，与物理环境以及化学环境无关，故D错误；故选：B。7. （多选）一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生衰变而形成如图所示的两个圆形

21、径迹，两圆半径之比为1：16，则（）A该原子核发生了衰变B该原子核发生了衰变C反冲核沿小圆做逆时针方向的运动D沿大圆和小圆运动的粒子周期相同【解答】解：A、由运动轨迹可知，衰变产生的新粒子与新核所受洛伦兹力方向相同，而两者运动方向相反，故小粒子应该带负电，故发生了衰变，故A错误B、由图看出，原子核衰变后放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，而两者速度方向相反，则知两者的电性相反，新核带正电，则放出的必定是粒子，发生了衰变。故B正确。C、衰变后新核所受的洛伦兹力方向向右，根据左手定则判断得知，其速度方向向下，沿小圆作逆时针方向运动。故C正确。D、由周期公式T=2mqB得，周期与比荷有关，而粒子

22、与反冲核比荷不同，故D错误故选：BC。8. （多选）（2021永州三模）钍（ 90232Th）是一种放射性金属元素，带钢灰色光泽，质地柔软，广泛分布在地壳中，是一种前景十分可观的能源材料。已知钍发生衰变的半衰期为24天，关于钍的衰变，下列说法正确的是（）A衰变放出的射线具有很强的电离能力B钍原子发生一次衰变，原子核放出一个电子C射线是高速电子流，它的穿透能力比射线强D现在有80个钍原子，经过96天后，未衰变的钍原子个数为5个【解答】解：A、衰变放出的射线具有很强的穿透能力，但其电离能力很弱，故A错误；BC、射线是高速电子流，是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的，射线的穿透能力比射线强比

23、射线弱，故BC正确；D、半衰期具有统计意义，只对大量的原子核适用，故D错误。故选：BC。9. （多选）在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素 1124Na发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核新核与放出粒子在磁场中运动的径迹均为圆，如图所示以下观点正确的是（）A新核为 1224MgB发生的是衰变C轨迹1是新核的径迹D新核沿逆时针方向旋转【解答】解：A、B，根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是粒子，所以发生的是衰变。故B错误。粒子的符号： -10e，根据质量数守恒和电荷数守恒配平可知，衰变方程为 1124Na 1224M

24、g+ -10e故新核是 1224Mg故A正确；C、D，由题意，静止的 1124Na发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式r=mvqB得知，新核的半径小于粒子的半径，所以轨迹2是新核的轨迹。根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知：新核要沿逆时针方向旋转。故C错误，D正确。故选：AD。10. （2022秋利通区校级期末）一群氢原子处于量子数n4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：金属铯钙镁钛逸出功W/eV1.902.703.74.14（1）氢原子可能发射几种频率的光子？（2）氢原子由量

25、子数n4的能级跃迁到n2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？（3）用（2）中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多大？【解答】解：（1）根据C42=6知，这群氢原子可能辐射6种频率的光子；（2）n4跃迁到n2辐射的光子能量为EE4E20.85eV（3.4）eV2.55eV；（3）根据发生光电效应的条件可知，只有铯金属能发生光电效应，根据EkhW02.55eV1.90eV0.65eV11. 为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8107次，这种同位素的半衰期为2天，10天以后从水库取出1m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？【解答】解：设放射性同位素原有质量为m0，10天后其剩余质量为m，水库存水量为Q，10天后每立方米水中放射性元素的存量为mQ，由每分钟衰变次数与其质量成正比m0mQ=810710，由半衰期公式得：mm0(12)tT由以上两式联立代入数据得：Q2.5105m3；答：水库的存水量为2.5105m3。