第2节 放射性元素的衰变
[随堂巩固]
1．(原子核的衰变)下列说法中正确的是
A．β衰变放出的电子来自组成原子核的电子
B．β衰变放出的电子来自原子核外的电子
C．α衰变说明原子核中含有α粒子
D．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波
答案 D
2．(原子核的衰变)(多选)U是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图19－2－4所示，可以判断下列说法正确的是
图19－2－4
A．图中a是84，b是206
B．Y是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的
C．Y和Z是同一种衰变
D．从X衰变中放出的射线电离性最强
答案 AC
3．(半衰期的理解及计算)下列有关半衰期的说法正确的是
A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快
B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素半衰期也变长
C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度
D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度
答案 A
4．(半衰期的理解及计算)放射性同位素Na的样品经过6小时还剩下没有衰变，它的半衰期是
A．2小时 B．1.5小时
C．1.17小时 D．0.75小时
解析 放射性元素衰变一半所用的时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下，再经一个半衰期这又会衰变一半，只剩，所以题中所给的6小时为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2小时。
答案 A
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题组一 对原子核的衰变的理解
1．由原子核的衰变可知
A．放射性元素一次衰变就同时产生α射线和β射线
B．放射性元素发生β衰变，产生的新核的化学性质不变
C．α衰变说明原子核内部存在氦核
D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线
解析 原子核发生衰变时，一次衰变只能是α衰变或β衰变，而不能同时发生α衰变和β衰变，发生衰变后产生的新核往往处于高能级，要向外以γ射线的形式辐射能量，故一次衰变只可能同时产生α射线和γ射线，或β射线和γ射线，A错，D对；原子核发生衰变后，核电荷数发生了变化，变成了新核，故化学性质发生了变化，B错；原子核内的2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起，因此在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来，于是放射性元素发生了α衰变，C错。
答案 D
2．最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展，1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核X经过6次α衰变后的产物是Fm，由此，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是
A．112、265 B．112、277
C．124、259 D．124、265
解析 每经一次α衰变，质量数减少4，电荷数即原子序数减少2，故A＝253＋6×4＝277，Z＝100＋6×2＝112。故B选项正确。
答案 B
3．(多选)以下说法中，正确的是
A.U衰变成Pb要经过6次β衰变和8次α衰变
B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的光强太小
C．原子核发生一次β衰变时，其内部的一个中子转变为一个质子和一个电子
D．β射线与γ射线一样是电磁波，穿透本领远比γ射线强
解析 根据一次α衰变，质量数减小4，质子数减小2，而一次β衰变，质量数不变，质子数增加1，铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，质量数减少32，而质子数减少10，因此要经过8次α衰变、6次β衰变。故A正确；不能发生光电效应，是因为这束光的频率小于极限频率，而与光的强度大小无关，故B错误；原子核发生一次β衰变时，质量数不变而电荷数增加1，是其内部的一个中子转变为一个质子和一个电子，故C正确；β射线是电子流，不是电磁波，故D错误。
答案 AC
4．铀裂变的产物之一氪90(Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(Zr)，这些衰变是
A．1次α衰变，6次β衰变
B．4次β衰变
C．2次α衰变
D．2次α衰变，2次β衰变
解析 原子核每经过一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变。
方法一 α衰变的次数为n＝＝0(次)。
β衰变的次数为m＝＋40－36＝4(次)。
方法二 设氪90(Kr)经过x次α衰变，y次β衰变后变成锆90(Zr)，由衰变前后的质量数、电荷数守恒得4x＋90＝90。
2x－y＋40＝36，解得x＝0，y＝4。
答案 B
5．(多选)天然放射性元素Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成Pb(铅)。下列论断中正确的是
A．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变
B．铅核比钍核少8个质子
C．β衰变所放出的电子来自原子核外轨道
D．钍核比铅核多24个中子
解析 由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：x＝＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数应满足：2x－y＝90－82＝8?y＝2x－8＝4。钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子。由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内n→H＋e。所以选项A、B正确。
答案 AB
题组二 对半衰期的理解和计算
6．(多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是
A．原子核全部衰变所需要的时间的一半
B．原子核有半数发生衰变所需要的时间
C．相对原子质量减少一半所需要的时间
D．元素原子核总质量减半所需要的时间
解析 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫作这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同。放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少；当原子核的个数减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，故选项B、D正确。
答案 BD
7.Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤Pa，同时伴随有γ射线产生，其方程为Th→Pa＋X，钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是
A．X为质子
B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的
C．γ射线是钍原子核放出的
D．1 g钍Th经过120天后还剩0.2 g钍
解析 根据电荷数和质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子，即X为电子，故A错误；β衰变的实质：β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生的，故B正确；γ射线是镤原子核放出的，故C错误；钍的半衰期为24天，1 g钍Th经过120天后，发生5个半衰期，1 g钍经过120天后还剩0.031 25 g。故D错误。
答案 B
8．(多选)目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是
A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
C.U衰变成Pb要经过8次α衰变和6次β衰变
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
解析 β射线的实质是电子流，γ射线的实质是电磁波，γ射线的穿透本领比较强，A错误，半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用。B错误。β衰变时质量数不变，所以α衰变的次数n＝＝8，β衰变的次数m＝＝6，故C正确。β衰变时，原子核中的一个中子，转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故D正确。
答案 CD
9．(多选)据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡，英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋( Po)，若该元素发生α衰变，其半衰期是138天，衰变方程为Po→X＋He＋γ，则下列说法中正确的是
A．X原子核含有124个中子
B．X原子核含有206个核子
C．γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的
D．100 g的Po经276天，已衰变的质量为75 g
解析 根据电荷数守恒和质量数守恒得，X的电荷数为82，质量数为206，则中子数为206－82＝124。故A、B正确。衰变发出的γ射线是伴随着α衰变产生的。故C错误，根据m＝m0知100 g的Po经276天，已衰变的质量为75 g，故D正确。
答案 ABD
10．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量。图中能正确反映14C衰变规律的是
解析 由公式m＝m0·可知14C的衰变图像应为C。
答案 C
题组三 综合应用
11.Na具有放射性，它的衰变产物是稳定的。现有1 g Na作为放射源，最初不带电，经过6 h后，放射源最后带正电3 500 C。取阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1，则Na的半衰期为多少？
解析 放射源最初不带电，衰变后带正电，表明钠核发生β衰变，1 g Na的核总数为
N0＝×6.0×1023个＝×1023个。
发生β衰变后，衰变后产生的电子数为：
N′＝个＝×1023个。
设半衰期为T，则N0－N′＝N0，－＝×，
所以T＝2 h，即Na的半衰期为2 h。
答案 2小时
12．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图19－2－5所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44，求：
图19－2－5
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)
(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？
解析 (1)因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹。
(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别是v1和v2，所以原来原子核的电荷量
q＝q1＋q2。
根据轨道半径公式有
＝＝
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2
以上三式联立解得q＝90e。
即这个原子核原来所含的质子数为90。
答案 (1)见解析 (2)90
课件30张PPT。第2节 放射性元素的衰变[学习目标]
1．知道放射现象的实质是原子核的衰变。
2．了解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，能利用半衰期进行简单的计算。
3．知道两种衰变的性质，能运用衰变规律写出衰变方程。α粒子 β粒子 α衰变 β衰变 电荷数 质量数 半数 不同 核内部自身 衰变程度 时间 × × × × × √ [答案] 见解析答案 C答案 C [答案] D答案 D本讲结束
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