4.2 核衰变与核反应方程 学案（粤教版选修3-5）

4.2 核衰变与核反应方程 学案
【学习目标】
(1)知道天然放射现象的原因是核的衰变．21世纪教育网
(2)知道三种射线的本质，以及如何运用磁场和电场来区分它们．
(3)知道衰变和衰变．
(4)会书写核反应方程．[来源:21世纪教育网]
(5)知道半衰期的概念，会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义．
【学习重点】
核反应方程
【知识要点】
1、原子核的衰变
（1）原子核的衰变[来源:21世纪教育网]21世纪教育网
原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。一种物质变成另一种物质。
（2）α衰变
铀238核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核--钍234核。那这种放出α粒子的衰变叫做α衰变。这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U→23490Th+42He
（3）衰变方程式遵守的规律
第一、质量数守恒
第二、核电荷数守恒
α衰变规律：AZX→A-4Z-2Y+42He21世纪教育网
（4）β衰变[来源:21世纪教育网]
钍234核也具有放射性，它能放出一个β粒子而变成23491Pa（镤），那它进行的是β衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？β粒子用0-1e表示。
钍234核的衰变方程式： 23490Th→23491Pa+0-1e
衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加1
β衰变规律：AZX→AZ+1Y+0-1e
（5）γ射线
是由于原子核在发生α衰变和β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生。γ射线的本质是能量。理解γ射线的本质，不能单独发生。
2、半衰期
半衰期表示放射性元素的衰变的快慢；放射性元素的原子核，有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期；半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。[来源:21世纪教育网]
说明：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不会改变。
【问题探究】
问题1：原子核既然是由质子和中子组成，那为什么还会从原子核里发射出a粒子和β粒子？
解答：实际上，发射出来的a粒子和β粒子仍是原子核的质子和中子结合或转化而成的。a粒子是原子核的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的，β粒子是原子核乃的中子转化成质总时产生发射出来的。所以不能因为从原子核中发射出a粒子和β粒子就认为原子核也是由它们组成的．
问题2．在写核反应方程时，能否用“=”连结核反应方程 为什么
解答：核反应通常是不可逆的，如：用a粒子轰击氮核，+→+可能得到氧核，但是用质子轰击氧核时，却不能得到氮核．所以核反应方程只能用“→”连接，不能用“=”连接，用“→”连接，指示反应方向．
问题3：β衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题，但并不象α衰变那样容易理解，因为核电荷数要增加，为什么会增加？哪来的电子？
解答：原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子：10n→11H＋0-1e 这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变。可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。
【典型例题】
例1：配平下列衰变方程
23492U→23090Th+( 42He )
23490U→23491Pa+( 0-1e )
例2：钍232（23290Th）经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208（20882Pb）
分析：因为α衰变改变原子核的质量数而β衰变不能，所以应先从判断α衰变次数入手：
α衰变次数==6[21世纪教育网
每经过1次α衰变，原子核失去2个基本电荷，那么，钍核经过6次α衰变后剩余的电荷数与铅核实际的电荷数之差，决定了β衰变次数：
β衰变次数==4
【当堂反馈】
1、原子核放出________粒子或_______粒子，变成一种新的原子核，这种变化叫原子核的__________。这种变化自发进行时主要有两种，一种叫____________，另一种叫___________。
2、放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫这种元素的____________，它是___________________________决定的，与原子核所处的物理或化学状态无关。
3、放射性元素的衰变时遵守两个守恒：分别为____________守恒，____________守恒。21世纪教育网
4、下列关于三种射线的说法正确的是 ( )
A．β 粒子就是电子 B．α粒子就是氦原子核
C．γ 就是光子 D．以上说法都不正确
5、下列关于三种射线的本领和主要作用，说法正确的是( )
A．α射线的穿透本领很强，电离作用很弱 B．β 射线是高速电子流，电离作用较强，穿透本领也较强
C．γ射线是波长很短的电磁波，穿透本领很强 D．以上说法都不正确
6、对天然放射现象，下列说法中正确的是 ( )
A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的
B．β 粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子
C．γ是光子，所以γ射线是可能是原子发光产生的
D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的
7、一放射源放射出某种或多种射线，当用一张簿纸放在放射源前面时，射线的强度减为原来的三分之一，而当用1cm厚的铝板放在放射源前面时，射线的强度几乎减为零，由此可知该放射源所放射出的 ( )
A．只有α射线 B．只有β射线
C．是α射线和β射线 D．是α射线和γ射线
8、某放射性元素的原子核X连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另一种元素的原子核Y，则该新核的符号是 ( )[来源:21世纪教育网]
A．Y B．Y C．Y D．Y
9、原子核X经过一次β衰变后变成原子核Y，原子核Y再经过一次α衰变后变成原子核Z，则下列关于这三种原子核的说法正确的是 ( )
A．X的中子数比Z的中子数多3个 B．X的质子数比Z的质子数多2个
C．Z的核子数比Y的核子数少3个 D．X的中性原子的核外电子数比Y的中性原子的核外电子数少5个
10、下列关于半衰期的理解正确的是 ( )
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，元素的半衰期也变短
C．把放射性元素放到密闭的容器中，可以减慢它的衰变速度
D．降低温度或增大压强，可以让放射性元素的半衰期变长
11、某两种放射性元素A和E分别发生了如下的系列衰变：ABCD，EFGH，已知B和E是同位素，则 ( )
A．C和F是同位素，D和G是同位素 B．A和G是同位素 B和H是同位素
C．C和G是同位素 D和H是同位素 D．A和F是同位素 B和G是同位素
12、如图所示，在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两圆轨迹，不计放出光子的能量，则下列说法正确的是 ( )
A．发生的是α衰变
B．发生的是β衰变
C．a是β粒子的运动轨迹
D．衰变后的新核是逆时针运动的
13、测得某矿石中铀、铅质量比为1.16∶1，假设开始时矿石中只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206，已知铀238的半衰期为4.5×109年，求矿石的年龄。
14、静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn，
（1）写出衰变方程；
（2）若测得放出的α粒子的动能为E1，求新核的动能；
（3）镭核衰变时放出的能量。（不考虑γ衰变）
【参考答案】
1、α，β，衰变，α衰变，β衰变 2、半衰期，放射性元素原子核内部本身性质 3、电荷数，质量数
4、ABC 5、BC 6、AD 7、C 8、D 9、A 10、A 11、B 12、BCD 13、4.5×109年
14、（1）Ra→Rn＋He （2）E1 （3）E1
【反思】
收获
疑问