专题-第二节-放射性元素的衰变(2019人教版选择性必修第三册)

专题放射性元素的衰变题型分析专题一放射性元素的衰变例1原子核发生β衰变时，此β粒子是()A．原子核外的最外层电子B．原子核外的电子跃迁时放出的光子C．原子核外存在着的电子D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出的一个电子解析因原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子组成的，原子核内并不含电子，但在一定条件下，一个中子可以转化成一个质子和一个负电子，一个质子可以转化成一个中子和一个正电子，其转化可用下式表示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(负电子)是原子核内的中子转化而来，正电子是由原子核内的质子转化而来．答案D归纳总结：本题考查β衰变的机理．解答此题首先要明确：不论是α衰变还是β衰变，它们都是原子核发生转变，当然，α粒子和β粒子的来源一定跟原子核内部结构有关，而与原子核外的电子无关，因此A、B两选项就可排除．由于原子核带正电荷，所以核内不可能有带负电的电子存在，这样也就可排除C选项．最终可以确定出D选项．这种利用排除法来选出正确答案的方法，对于某些对β衰变理解不深刻的同学来说，不失为一种解题好方法．专题二半衰期的应用例2放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的eq\o\al(14,6)C，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5730年，试写出14C的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中的eq\o\al(14,6)C含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？解析(1)eq\o\al(14,6)C的β衰变方程为：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，遗骸中的eq\o\al(14,6)C按其半衰期变化，设活体中eq\o\al(14,6)C的含量为N0，遗骸中的eq\o\al(14,6)C含量为N，则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年归纳总结：该题的第(1)问，根据质量数守恒和电荷数守恒很容易书写衰变方程．该题的第(2)问是重点，考查了半衰期公式的应用．关键条件是14C的剩余含量是活体的25%，也就是经过了2个半衰期，从而求出遗骸距今多少年．专题三衰变次数的计算方法例3eq\o\al(235,92)U经过m次α衰变和n次β衰变，变成eq\o\al(207,82)Pb，则()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18解析原子核经过一次α衰变，放出一个eq\o\al(4,2)He，其质子数减小2，质量数减小4，经过一次β衰变，放出一个电子，质子数增加1，质量数不变．由eq\o\al(235,92)U变为eq\o\al(207,82)Pb，质子数减小了10，质量数减少了28，故可列方程－2m＋n＝－10，－4m＝－28，解得m＝7，n＝4.答案B归纳总结：写核反应方程的基本原则是质量数守恒和电荷数守恒，依据这两个原则列方程就可确定α衰变和β衰变的次数，根据每发生一次α衰变新核的质子数和中子数均比原来的核少2，每发生一次β衰变中子数少1，质子数多1，就可计算多次衰变后的核与原来核的质子数和中子数的差值，也可根据其核电荷数和核质量数进行推算。专题四计数器的应用例4用盖革—米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是()A．放射源射出的是α射线B．放射源射出的是β射线C．这种放射性元素的半衰期是5天D．这种放射性元素的半衰期是2.5天解析因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的α射线，选项A正确，B错误；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的eq\f(1,4)，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的eq\f(1,4)，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天．答案AC归纳总结：计数器能测出放射源在单位时间内放出射线粒子的个数，即用它可以测出放射源的放射强度，是环境监测的有效手段．专题五核反应方程例5(1)完成下列核反应方程：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)的四个方程中，发现中子的核反应方程是________，发现放射性同位素的方程是____________．解析(1)由核反应的规律：质量数、电荷数守恒可以判断A、C、D选项中的三个核反应生成物中都有中子．而B项中的核反应的生成物应为eq\o\al(26,12)Mg.(2)查德威克发现中子的核反应方程为C，约里奥－居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程为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归纳总结：写核反应方程的原则：(1)质量数守恒和电荷数守恒．(2)中间用箭头，不能写成等号，因两端仅仅是质量数守恒，没有体现质量相等；也不能仅画一条横线，因箭头的方向还表示反应进行的方向．(3)核反应必须是实际能够发生的，不能凭空乱写．专题六放射性的防护例6关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是()A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体透视C．用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优良的品种D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害解析利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电导出，A错误；γ射线对人体