第五章原子核2放射性元素的衰變學習目標1．知道放射現象的實質是原子核的衰變2．知道兩種衰變的基本性質，并掌握原子核的衰變規律(重難點)3．理解半衰期的概念，知道半衰期的統計意義，會應用半衰期解決有關問題(重點)學法與考法學法：①通過放射現象和衰變的學習，理解原子核衰變的實質．②通過α衰變、β衰變學習，能夠熟練運用核衰變的規律寫出核衰變的方程式．③通過半衰期的學習，正確理解半衰期并能夠利用半衰期來進行簡單計算考法：①對衰變實質的考查．②對衰變規律和書寫核的衰變方程的考查．③對半衰期的理解和計算的考查知識導圖預習導學|新知領悟1．定義：原子核放出____________或____________，由于核電荷數變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核，我們把這種變化稱為原子核的衰變．原子核衰變時電荷數和質量數都__________．原子核的衰變α粒子β粒子守恒減少4減少2不變增加1電荷數質量數當原子核發生α衰變時，原子核的質子數和中子數如何變化？當發生β衰變時，新核的核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？微思考【答案】原子核發生α衰變時，原子核的質子數和中子數各減少2個．當發生β衰變時，新核質量數不變，核電荷數增加1.新核在元素周期表中的位置較舊核后移一位．

由原子核的衰變規律可知 (

)A．放射性元素一次衰變可同時產生α射線和β射線B．放射性元素發生β衰變時，新核的化學性質不變C．放射性元素發生衰變的快慢不可人為控制D．放射性元素發生正電子衰變時，新核質量數不變，核電荷數增加1【答案】C

【解析】一次衰變不可能同時產生α射線和β射線，只可能同時產生α射線和γ射線或β射線和γ射線；原子核發生β衰變后，新核的核電荷數發生了變化，故新核(新的物質)的化學性質理應發生改變；發生正電子衰變時，新核質量數不變，核電荷數減少1.1．定義：放射性元素的原子核有_________發生衰變所需的時間．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__________．半衰期半數不同核內部自身的因素無關統計規律什么是半衰期？對于某個或選定的幾個原子核，可以根據該種元素的半衰期預測它的衰變時間嗎？微思考【答案】半衰期是一個具有統計意義的物理量，是指放射性元素的大量原子核半數發生衰變所需要的時間，表示大量原子核衰變的快慢程度，因此半衰期的統計規律只適用于含有大量原子的樣品，與物理和化學狀態無關，即一種放射性元素，不管它以單質存在還是以化合物的形式存在，或者對它加壓、或者提高它的溫度，都不能改變其半衰期．【答案】AD【解析】根據電荷數守恒和質量數守恒可知，質量數等于質子數和中子數之和，X的電荷數為92，質量數為235，質子數是92，中子數為143，A正確；半衰期是統計規律，對大量的原子核適用，對個別的原子核沒有意義，B錯誤；由于衰變時釋放巨大能量，衰變過程總質量減小，但質量數仍然守恒，C錯誤；衰變發出的γ放射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力，D正確．多維課堂|

素養初培在古代，無論是在東方還是西方，有一批人追求“點石成金”之術，他們試圖利用化學方法將一些普通的礦石變成黃金．當然，這些煉金術士的希望都破滅了．探究原子核的衰變問題(1)為什么在古代追求“點石成金”之術都會破滅？(2)α衰變、β衰變的實質是什么？(3)α衰變、β衰變指的是原子核發生的什么樣的變化？【答案】(1)因為他們不知道一種元素變成另一種元素的根本在于原子核的變化．不過，類似于“點石成金”的事一直就在自然界中進行著，這就是伴隨天然放射現象發生的衰變．(2)α衰變：原子核內減少兩個質子和兩個中子；β衰變：原子核內的一個中子變成質子，同時放出一個電子．(3)原子核放出一個α粒子，新生成的核比原來的核質量數少4，電荷數少2，即新核在元素周期表中位置比原來核的位置向前移了2位；原子核放出一個電子(β粒子)，新生成的核比原來的核質量數相同，電荷數增加1，即新核在元素周期表中位置比原來核的位置向后移了1位．4．衰變方程的書寫(1)核反應過程一般是不可逆的，所以核反應只能用單向箭頭，不能用等號．(2)核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能憑空只依據兩個守恒規律而杜撰出不符合實際的生成物來書寫核反應方程．(3)核反應中遵循質量數守恒而不是質量守恒，核反應過程中反應前后的總質量一般會發生變化(質量虧損)而釋放出核能．(4)當放射性物質發生連續衰變時，原子核中有的發生α衰變，有的發生β衰變，同時伴隨著γ輻射．素養點評：通過原子核的衰變探究，培養“物理觀念”和“科學探究”的核心素養．對衰變的實質的理解精練1關于天然放射現象，下列說法正確的是 (

)A．α射線是由氦原子核衰變產生B．β射線是由原子核外電子電離產生C．γ射線是由原子核外的內層電子躍遷產生D．通過化學反應不能改變物質的放射性【答案】D【解析】α、β射線是天然放射性元素原子核衰變時產生的．γ射線是核反應過程中發生質量虧損時釋放出來的，故A、B、C錯誤．放射性是核本身的一種性質，故D正確．變式1下列說法中正確的是 (

)A．β衰變放出的電子來自組成原子核的電子B．β衰變放出的電子來自原子核外的電子C．α衰變說明原子核中含有α粒子D．γ射線總是伴隨其他衰變發生，它的本質是電磁波【答案】D【解析】原子核發生β衰變中放出的電子是原子核內的中子轉化為質子而釋放的電子，A、B錯誤；α射線是具有放射性的元素的原子核在發生衰變時兩個中子和兩個質子結合在一起從原子核中釋放出來，γ射線總是伴隨其他衰變發生，它的本質是電磁波，故D正確．【答案】6

4方法二：設經過x次α衰變、y次β衰變，根據質量數和電荷數守恒得232＝208＋4x；90＝82＋2x－y；兩式聯立得x＝6，y＝4.2．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衰變的次數多少對質量數沒有影響)，然后根據衰變規律確定β衰變的次數．(1)什么是半衰期？對于某個或選定的幾個原子核能根據該種元素的半衰期預測它的衰變時間嗎？(2)放射性元素衰變的速率，與原子所處的物理狀態和化學狀態有關嗎？(3)某放射性元素的半衰期為4天，若有10個這樣的原子核，經過4天后還剩5個，這種說法對嗎？探究半衰期的理解及應用【答案】(1)半衰期是一個時間，是某種放射性元素的大量原子核有半數發生衰變所用時間的統計規律，故無法預測單個原子核或幾個特定原子核的衰變時間．(2)半衰期由核內部自身的因素決定，與原子所處的物理狀態和化學狀態無關．(3)半衰期是放射性元素的大量原子核衰變時所遵循的統計規律，不能用于少量的原子核發生衰變的情況，因此，經過4天后，10個原子核有多少發生衰變是不能確定的，所以這種說法不對．2．對半衰期的理解(1)不同元素的半衰期不同，半衰期越大衰變越慢；半衰期越小，衰變越快．(2)半衰期是一個具有統計意義的物理量，一定量的放射性物質中的某一個具有放射性的原子核，經過多長時間發生衰變是偶然的，但數目巨大的放射性物質中，有一半原子核發生衰變的時間是穩定不變的，這就是半衰期的統計意義．因此半衰期是指放射性元素的大量原子核半數發生衰變所需要的時間，表示大量原子核衰變的快慢程度，因此半衰期的統計規律只適用于含有大量原子核的樣品．(3)半衰期是放射性元素的性質，只與原子核本身的性質有關，與物理或化學狀態無關，即一種放射性元素，不管它以單質存在還是以化合物的形式存在，或者對它加壓，或者提高它的溫度，都不能改變其半衰期．素養點評：通過探究半衰期，培養“物理觀念”的核心素養．對半衰期的理解精練3

(多選)關于放射性元素的半衰期，下列說法正確的是(

)A．原子核全部衰變所需要的時間的一半B．原子核有半數發生衰變所需要的時間C．相對原子質量減少一半所需要的時間D．元素原子核總質量減半所需要的時間【答案】BD【解析】放射性元素的原子核有半數發生衰變所需要的時間叫作這種元素的半衰期，它與原子核全部衰變所需要時間的一半不同．放射性元素發生衰變后成了一種新的原子核，原來的放射性元素原子核的個數不斷減少；當原子核的個數減半時，該放射性元素的原子核的總質量也減半，B、D正確．變式3下列有關半衰期的說法，正確的是 (

)A．放射性元素的半衰期越短，表明有半數原子核發生衰變所需的時間越短，衰變速度越快B．放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下未衰變的原子核的減少，元素半衰期也變長C．把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的衰變速度D．降低溫度或增大壓強，讓該元素與其他物質形成化合物，均可減小衰變速度【答案】A【解析】放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間，它反映了放射性元素衰變速度的快慢，半衰期越短，則衰變越快；某種元素的半衰期長短由其本身因素決定，與它所處的物理、化學狀態無關，故A正確，B、C、D錯誤．【答案】D

理解半衰期應抓住兩點1．半衰期由原子核內部自身的因素決定，與原子所處的化學狀態和外部條件均無關．2．半衰期是一個統計規律，適用于對大量原子核衰變的計算，對于少數原子核不適用.課堂小練|

素養達成1．(多選)關于原子核的衰變和半衰期，下列說法正確的是(

)A．半衰期是指原子核的質量減少一半所需要的時間B．半衰期是指原子核有半數發生衰變所需要的時間C．發生α衰變時產生的新原子核在周期表中的位置向后移動2位D．發生β衰變時產生的新原子核在周期表中的位置向后移動1位【答案】BD【解析】由半衰期的定義可知，A錯誤，B正確．由α衰變和β衰變的實質可知，C錯誤，D正確．【答案】D【解析】發生α衰變是放出高速運動的氦原子核，沒有高速運動的電子，發生β衰變是放出電子，沒有高速運動的氦原子核，故A、B錯誤；設衰變成發生了x次α衰變和y次β衰變，則根據質量數和電荷數守恒有4x＋222＝238；2x－y＋86＝92，解得x＝4，y＝2，故衰變過程中共有4次α衰變和2次β衰變，C錯誤，D正確．