高中物理 19.2 放射性元素的衰变课件 新人教版选修35.ppt

2放射性元素的衰变 1 知道原子核的衰变 2 会用半衰期描述衰变的快慢 知道半衰期的统计意义 3 知道 衰变和 衰变的规律 能够熟练写出衰变方程 重点 1 掌握两种衰变的规律 熟练书写衰变方程 2 理解半衰期的概念 难点 半衰期和衰变的统计规律 一 原子核的衰变1 定义 原子核放出 或 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 2 衰变的类型 粒子 粒子 23892u 23490th 42he 23490th 23491pa 0 1e 射线是伴随 衰变和 衰变产生的 3 衰变规律 守恒 守恒 电荷数 质量数 想一想 发生 衰变时 新核的核电荷数变化多少 新核在元素周期表中的位置怎样变化 提示 根据 衰变方程23490th 23491pa 0 1e知道 新核核电荷数增加了1个 原子序数增加1 故在元素周期表上向后移了1位 二 半衰期1 定义 放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间 2 决定因素 放射性元素衰变的快慢是由 的因素决定的 跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系 不同的放射性元素 半衰期 3 应用 利用半衰期非常稳定这一特点 可以测量其衰变程度 推断时间 半数 核内部自身 不同 判一判 1 半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢 2 半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律 3 半衰期可以通过人工进行控制 提示 1 半衰期表示放射性元素衰变的快慢 1 正确 2 半衰期描述的是大量原子核衰变时的统计规律 2 正确 3 半衰期由放射性元素的原子核内部自身的因素决定 不能用人工控制 3 错误 原子核的衰变规律 探究导引 原子核的结构一般是稳定的 但在一定的条件下也可以发生变化 某些元素的原子核甚至可以自发地发生变化 这就是天然放射现象 思考以下问题 1 原子核自发地发生变化 有几种方式 遵循什么规律 2 原子核发生衰变的实质是什么 要点整合 1 衰变方程的书写方法 1 衰变 azx a 4z 2y 42he 2 衰变 azx az 1y 0 1e2 衰变和 衰变的实质 1 衰变 210n 211h 42he 2 衰变 10n 11h 0 1e 3 衰变次数的计算方法设放射性元素azx经过n次 衰变和m次 衰变后 变成稳定的新元素a z y 则衰变方程为 azx a z y n42he m0 1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 a a 4n z z 2n m 以上两式联立解得 特别提醒 1 为了确定衰变次数 一般是由质量数的改变先确定 衰变的次数 这是因为 衰变的次数的多少对质量数没有影响 2 再根据衰变规律确定 衰变的次数 典例1 2012 广州高二检测 原子核23892u经放射性衰变 变为原子核23490th 继而经放射性衰变 变为原子核23491pa 再经放射性衰变 变为原子核23492u 放射性衰变 和 依次为 a 衰变 衰变和 衰变b 衰变 衰变和 衰变c 衰变 衰变和 衰变d 衰变 衰变和 衰变 思路点拨 放射性元素发生衰变时 质量数和电荷数守恒 先确定衰变时放出什么样的粒子 再确定衰变的种类 规范解答 选a 23892u23490th 质量数少4 电荷数少2 说明 为 衰变 23490th23491pa 质子数加1 质量数不变 说明 为 衰变 中子转化成质子 23491pa23492u 质子数加1 质量数不变 说明 为 衰变 中子转化成质子 故选a 总结提升 放射性元素衰变的三大规律 1 衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒 2 每发生一次 衰变质子数 中子数均减少2 3 每发生一次 衰变中子数减少1 质子数增加1 变式训练 2011 北京高考 表示放射性元素碘131 13153i 衰变的方程是 a 13153i 12751sb 42heb 13153i 13154xe 0 1ec 13153i 13053i 10nd 13153i 13052te 11h 解析 选b 碘 13153i 的原子核内一个中子放出一个电子 变成一个质子 质量数没有发生变化 核电荷数增加1 所以生成54号元素13154xe 放出一个电子 b选项正确 变式备选 2012 大连高二检测 一个放射性原子核 发生一次 衰变 则它的 a 质子数减少一个 中子数不变b 质子数增加一个 中子数不变c 质子数增加一个 中子数减少一个d 质子数减少一个 中子数增加一个 解析 选c 由 衰变的规律azx az 1y 0 1e 质子数增加一个 中子数减少一个 故c正确 半衰期的理解 探究导引 自然界中的碳主要是12c 也有少量的14c 14c具有放射性 能够自发地进行 衰变 变成氮 半衰期为5730年 14c的主要用途是利用其衰变来进行年代测定 思考下列问题 1 14c的衰变方程是怎样的 2 14c为什么能进行年代测定 要点整合 1 对半衰期的理解 半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢 同一放射性元素半衰期相同 不同元素的半衰期不同 有的差别很大 2 半衰期公式 式中n原 m0表示衰变前的原子数和质量 n余 m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量 t表示衰变时间 表示半衰期 3 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 无法确定其何时发生衰变 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 特别提醒 元素的半衰期反映的是原子核内部的性质 与原子所处的化学状态和外部条件无关 一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式存在还是以化合物形式存在无关 对它加压或增温也不会改变该元素的半衰期 典例2 2011 山东高考 碘131核不稳定 会发生 衰变 其半衰期为8天 1 碘131核的衰变方程 13153i 衰变后的元素用x表示 2 经过 天75 的碘131核发生了衰变 思路点拨 根据质量数不变 电荷数守恒书写碘131的衰变方程 根据剩余的碘131核的比例确定经历半衰期的个数 规范解答 1 根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程 13153i 13154x 0 1e 2 每经1个半衰期 有半数原子核发生衰变 经2个半衰期将剩余即有75 发生衰变 即经过的时间为16天 答案 1 13154x 0 1e 2 16 互动探究 若再经过16天 剩余的碘131还有百分之几 解析 再经过16天为2个半衰期 则碘131剩余即6 25 答案 6 25 变式备选 某放射性元素经过11 4天有7 8的原子核发生了衰变 该元素的半衰期为 a 11 4天b 7 6天c 5 7天d 3 8天 解析 选d 根据半衰期的定义 剩余原子个数n n总 t是经历的天数 是半衰期 故11 4 3 3 8天 d项正确 温馨提示 放射性元素的半衰期在科学研究中有重要的应用 也是高考考查的重要内容 例如 用半衰期测定年代的方法是高考经常考查的考点 典例 测得某矿石中铀 铅质量比为1 16 1 假设开始时矿石只含有铀238 发生衰变的铀238都变成了铅206 已知铀238的半衰期是4 5 109年 求矿石的年龄 思路点拨 解答该题应注意以下两点 关键点 1 明确半衰期公式中m余 m0及衰变掉的原子核的质量 m0 m余 之间的关系 2 明确衰变掉的原子核与新产生的原子核质量之间的比例关系 每衰变掉一个原子核 就会产生一个新核 它们之间的质量之比等于各自原子核的质量之比 规范解答 只要利用半衰期的计算公式m余 m0找出m余 m0的关系 4 5 109年 即可求出矿石的年龄 设开始矿石中有m0 千克 的铀238 经n个半衰期后 剩余铀m余 千克 则m余 m0 衰变掉的铀m0 m余 m0 1 一个铀核衰变成一个铅核 设生成铅m 千克 则 解得n 1 即t 4 5 109年 答案 4 5 109年 书写核反应方程应注意的三个方面 1 放射性元素原子核的符号要书写正确 如23490th 质量数在左上角 电荷数在左下角 2 两种衰变发出的粒子要牢记 衰变为42he 衰变为0 1e 3 方程中间是箭头不是等号 方程两边总质量数 总电荷数相同 案例展示 朝鲜的 核危机 引起了全球的瞩目 其焦点问题就是朝鲜的核电站用轻水堆还是重水堆 重水堆核电