專題-第二節(jié)-放射性元素的衰變(2019人教版選擇性必修第三冊(cè))

專題放射性元素的衰變題型分析專題一放射性元素的衰變例1原子核發(fā)生β衰變時(shí)，此β粒子是()A．原子核外的最外層電子B．原子核外的電子躍遷時(shí)放出的光子C．原子核外存在著的電子D．原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子時(shí)，放射出的一個(gè)電子解析因原子核是由帶正電荷的質(zhì)子和不帶電的中子組成的，原子核內(nèi)并不含電子，但在一定條件下，一個(gè)中子可以轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)負(fù)電子，一個(gè)質(zhì)子可以轉(zhuǎn)化成一個(gè)中子和一個(gè)正電子，其轉(zhuǎn)化可用下式表示eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e(β),eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(0,1)e.由上式可看出β粒子(負(fù)電子)是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化而來(lái)，正電子是由原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化而來(lái)．答案D歸納總結(jié)：本題考查β衰變的機(jī)理．解答此題首先要明確：不論是α衰變還是β衰變，它們都是原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變，當(dāng)然，α粒子和β粒子的來(lái)源一定跟原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與原子核外的電子無(wú)關(guān)，因此A、B兩選項(xiàng)就可排除．由于原子核帶正電荷，所以核內(nèi)不可能有帶負(fù)電的電子存在，這樣也就可排除C選項(xiàng)．最終可以確定出D選項(xiàng)．這種利用排除法來(lái)選出正確答案的方法，對(duì)于某些對(duì)β衰變理解不深刻的同學(xué)來(lái)說(shuō)，不失為一種解題好方法．專題二半衰期的應(yīng)用例2放射性同位素14C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來(lái)判定古生物體的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會(huì)形成不穩(wěn)定的eq\o\al(14,6)C，它很容易發(fā)生衰變，放出β射線變成一個(gè)新核，其半衰期為5730年，試寫出14C的衰變方程．(2)若測(cè)得一古生物遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量只有活體中的25%，則此遺骸距今約有多少年？解析(1)eq\o\al(14,6)C的β衰變方程為：eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N.(2)eq\o\al(14,6)C的半衰期T＝5730年．生物死亡后，遺骸中的eq\o\al(14,6)C按其半衰期變化，設(shè)活體中eq\o\al(14,6)C的含量為N0，遺骸中的eq\o\al(14,6)C含量為N，則N＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,T))N0，即0.25N0＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,5730))N0，即eq\f(t,5730)＝2，t＝11460年．答案(1)eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N(2)11460年歸納總結(jié)：該題的第(1)問(wèn)，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒很容易書(shū)寫衰變方程．該題的第(2)問(wèn)是重點(diǎn)，考查了半衰期公式的應(yīng)用．關(guān)鍵條件是14C的剩余含量是活體的25%，也就是經(jīng)過(guò)了2個(gè)半衰期，從而求出遺骸距今多少年．專題三衰變次數(shù)的計(jì)算方法例3eq\o\al(235,92)U經(jīng)過(guò)m次α衰變和n次β衰變，變成eq\o\al(207,82)Pb，則()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18解析原子核經(jīng)過(guò)一次α衰變，放出一個(gè)eq\o\al(4,2)He，其質(zhì)子數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減小4，經(jīng)過(guò)一次β衰變，放出一個(gè)電子，質(zhì)子數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變．由eq\o\al(235,92)U變?yōu)閑q\o\al(207,82)Pb，質(zhì)子數(shù)減小了10，質(zhì)量數(shù)減少了28，故可列方程－2m＋n＝－10，－4m＝－28，解得m＝7，n＝4.答案B歸納總結(jié)：寫核反應(yīng)方程的基本原則是質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，依據(jù)這兩個(gè)原則列方程就可確定α衰變和β衰變的次數(shù)，根據(jù)每發(fā)生一次α衰變新核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均比原來(lái)的核少2，每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)少1，質(zhì)子數(shù)多1，就可計(jì)算多次衰變后的核與原來(lái)核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的差值，也可根據(jù)其核電荷數(shù)和核質(zhì)量數(shù)進(jìn)行推算。專題四計(jì)數(shù)器的應(yīng)用例4用蓋革—米勒計(jì)數(shù)器測(cè)定放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘405次，若將一張厚紙板放在計(jì)數(shù)器與放射源之間，計(jì)數(shù)器幾乎測(cè)不到射線.10天后再次測(cè)量，測(cè)得該放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘101次，則下列關(guān)于射線性質(zhì)及它的半衰期的說(shuō)法正確的是()A．放射源射出的是α射線B．放射源射出的是β射線C．這種放射性元素的半衰期是5天D．這種放射性元素的半衰期是2.5天解析因厚紙板能擋住這種射線，可知這種射線是穿透能力最差的α射線，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；因放射性元素原子核個(gè)數(shù)與單位時(shí)間內(nèi)衰變的次數(shù)成正比，10天后測(cè)出放射強(qiáng)度為原來(lái)的eq\f(1,4)，說(shuō)明10天后放射性元素的原子核個(gè)數(shù)只有原來(lái)的eq\f(1,4)，由半衰期公式知，已經(jīng)過(guò)了兩個(gè)半衰期，故半衰期是5天．答案AC歸納總結(jié)：計(jì)數(shù)器能測(cè)出放射源在單位時(shí)間內(nèi)放出射線粒子的個(gè)數(shù)，即用它可以測(cè)出放射源的放射強(qiáng)度，是環(huán)境監(jiān)測(cè)的有效手段．專題五核反應(yīng)方程例5(1)完成下列核反應(yīng)方程：①eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(11,5)B→eq\o\al(14,7)N＋________；②eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→________＋eq\o\al(1,1)H；③eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋________；④eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(30,15)P＋________．(2)在(1)的四個(gè)方程中，發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是________，發(fā)現(xiàn)放射性同位素的方程是____________．解析(1)由核反應(yīng)的規(guī)律：質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可以判斷A、C、D選項(xiàng)中的三個(gè)核反應(yīng)生成物中都有中子．而B(niǎo)項(xiàng)中的核反應(yīng)的生成物應(yīng)為eq\o\al(26,12)Mg.(2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為C，約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素的核反應(yīng)方程為D.答案(1)eq\o\al(1,0)neq\o\al(26,12)Mgeq\o\al(1,0)neq\o\al(1,0)n(2)③④歸納總結(jié)：寫核反應(yīng)方程的原則：(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒．(2)中間用箭頭，不能寫成等號(hào)，因兩端僅僅是質(zhì)量數(shù)守恒，沒(méi)有體現(xiàn)質(zhì)量相等；也不能僅畫一條橫線，因箭頭的方向還表示反應(yīng)進(jìn)行的方向．(3)核反應(yīng)必須是實(shí)際能夠發(fā)生的，不能憑空亂寫．專題六放射性的防護(hù)例6關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說(shuō)法中正確的是()A．放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，從而達(dá)到消除有害靜電的目的B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體透視C．用放射線照射作物種子使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是更優(yōu)良的品種D．用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的傷害解析利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性，使空氣分子電離成為導(dǎo)體，將靜電導(dǎo)出，A錯(cuò)誤；γ射線對(duì)人體