5.2 第2节　放射性元素的衰变 课件《创新课堂》选择性必修三（46页ppt）

(共46张PPT)
第2节　放射性元素的衰变
1．知道放射现象的实质是原子核的衰变；知道两种衰变的基本性质，掌握原子核的衰变规律。
2．会用半衰期描述衰变的快慢，知道半衰期的统计意义。会利用半衰期解决相关问题。
3．知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程。
4．了解放射性在生产和科学领域的应用。知道射线的危害及防护。　
课前知识梳理
PART
01
第一部分
α粒子
β粒子
原子核
电荷数
质量数
半数
核内部自身
不同
新原子核
卢瑟福
质量数
电荷数
放射性
放射治疗
示踪
过量
放射性物质
判断下列说法是否正确。
(1)原子核发生α衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4。(　　)
(2)原子核发生β衰变时，原子核的质量不变。(　　)
(3)原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒。(　　)
(4)半衰期就是放射性元素全部衰变所用时间的一半。(　　)
(5)半衰期可以通过人工进行控制。(　　)
×
√
×
√
×
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　原子核的衰变
原子核α衰变的实质是放出一个氦原子核，β衰变的实质是放出一个电子。试探究：
(1)放射性元素能不能一次衰变同时产生α射线和β射线？
[提示]　不能，一次衰变只能是α衰变或β衰变，不能同时发生α衰变和β衰变。
(2)γ射线又是怎样产生的？
[提示]　放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。　
[解析]　原子核发生核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应时放出一个电子，原因是原子核内的中子变成了质子。
√
[解析]　设X的核电荷数为Z，质量数为A，根据电荷数守恒和质量数守恒可得13＝12＋Z，26＝26＋A，解得Z＝1，A＝0，可得X是正电子。
√
角度2　衰变粒子在磁场中的运动
在垂直于纸面向外的匀强磁场中，某静止的原子核发生了α或β衰变，衰变后α或β粒子和反冲核的轨迹如图所示，两图中大圆和小圆的半径之比均为45∶1，下列说法正确的是(　　)
A．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线
B．升高温度或增大压强可以改变原子核的半衰期
C.甲图是β衰变的轨迹，乙图是α衰变的轨迹
D．甲图可能表示46号元素发生了衰变，乙图可能表示92号元素发生了衰变
√
[解析]　一个原子核在一次α衰变中同时放出α和γ两种射线，一个原子核在一次β衰变中同时放出β和γ两种射线，A错误；
升高温度或增大压强都不能改变原子核的半衰期，B错误；
根据左手定则可知，甲图是β衰变的轨迹，乙图是α衰变的轨迹，C正确；
知识点二　半衰期和放射性同位素的应用

美国科学家维拉·黎比运用了半衰期的原理发明“碳－14计年法”，并因此荣获了1960年的诺贝尔奖。利用“碳－14计年法”可以估算出始祖鸟化石形成的年代。
(1)为什么能够运用半衰期来计算始祖鸟化石形成的年代？
[提示]　半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。能够运用它来计算始祖鸟化石形成的年代是因为半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关。
(2)若有10个具有放射性的原子核，经过一个半衰期，则一定有5个原子核发生了衰变，这种说法是否正确？为什么？
[提示]　这种说法是错误的，因为半衰期描述的是大量放射性元素衰变的统计规律，不适用于少量原子核的衰变。　
(3)半衰期的影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关。
(4)适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核。
2．放射性同位素的主要应用
(1)利用它的射线
①工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性。
②农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等。
③医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症。
(2)作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置。
√
[解析]　碳元素14C自发地进行衰变，衰变过程放出能量，故A错误；



放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫半衰期，放射性元素的半衰期是由原子核自身因素决定的，与外界的物理和化学状态无关，故D错误。
√
[解析]　β衰变的本质是原子核内的一个中子转变成一个质子和一个电子，故A错误；
半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故B正确，C错误；
半衰期是原子核发生半数衰变所需的时间，经过57.6年，即两个半衰期，剩余锶为原来的四分之一，并没有完全衰变完，故D错误。
√
√
[解析]　由电荷数和质量数守恒可知Y为正电子，故A错误；
衰变过程中质量数守恒，质量不守恒，故B错误；
半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，故C正确；
26Al半衰期为72万年，则经过72万年有一半的26Al将发生衰变，再过72万年剩余一半的26Al的二分之一将发生衰变，即经过144万年总计四分之三的26Al将发生衰变，故D错误。
知识点三　原子核的人工转变和核反应方程
原子核的人工转变
条件 用α粒子、质子、中子，甚至用γ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
[解析]　根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为2，电荷数为1，为氘核。
√
√
[解析]　新的原子核比钍原子核少了8个质子，则Z＝90－8＝82，新的原子核比钍原子核少了8个质子和16个中子，即少24个核子，所以A＝232－24＝208，故C、D错误；
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
√
半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核衰变不适用，故B错误；
碳14半衰期很长，短期内会对人类造成影响，故C错误；
衰变产生的X粒子电离本领比γ光子强，故D正确。
2．(衰变粒子在磁场中的运动)正电子是电子的反粒子，与电子质量相同，带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是(　　)

A．磁场方向垂直于纸面向里
B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大
C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大
D．轨迹3对应的粒子是正电子
√
解析：根据题图可知，1和3粒子的转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直于纸面向里，A正确，D错误；
粒子在云室中运行，洛伦兹力不做功，而轨迹1的半径越来越小，则粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误；
√
解析：根据质量数和电荷数守恒可推知X为α粒子，其穿透能力较弱，故A错误；
γ射线是由钚－238原子核由高能级向低能级跃迁时产生的，与核外电子无关，故B错误；
半衰期是针对大量放射性原子核的统计规律，对少数原子核不适用，故C错误；
γ射线必须伴随着α或β射线产生，故D正确。