配套版第十八章第十九章学案1

1、学案 1原子核的组成学案 2放射性元素的衰变学习目标定位1.了解放射性、天然放射现象、衰变.2.知道原子核的组成及三种射线的特征.3.理解 衰变和 衰变的规律及实质，并能熟练书写衰变方程.4.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题一、原子核的组成1天然放射现象(1)1896 年法国物理学家发现定义：放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象原子序数大于或等于 83 的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于 83 的元素，有的也能放出射线(4)射线种类：放射性物质发出的射线有三种： 射线、 射线、 射线，有放射性的元素称为放射性元素2三种射线的本质(1) 射线： 射线是高速 粒子流，实

2、际就是氦原子核，电荷数是 2，质量数是 4. (2) 射线： 射线是高速电子流 射线： 射线是能量很高的电磁波如图 1 所示中 1 是 射线，2 是 射线，3 是 射线图 13三种射线的特点(1) 射线： 粒子容易使空气电离，但本领很弱(2) 射线： 粒子能力较强，但电离作用较弱(3) 射线： 粒子电离作用很弱，但二、原子核的组成能力很强1质子的发现：用 粒子轰击氮原子核获得了质子中子的发现：克通过实验证实了中子的存在原子核的组成：原子核由质子、中子组成原子核的电荷数(Z)：等于原子核的质子数，等于原子序数原子核的质量数(A)：等于质子数与中子数的总和6原子核的符号：AX(其中 X 为元素符号

3、，A 为原子核的质量数，Z 为原子核的电荷数)Z三、原子核的衰变衰变：放射性元素的原子核放出 粒子或 粒子后变成新的原子核的变化衰变形式：常见的衰变有两种，放出 粒子的衰变为 衰变，放出 粒子的衰变叫 衰 变，而 射线经常是伴随 射线和 射线产生的衰变实质和规律实质：原子核变成新的原子核规律：原子核衰变时，电荷数和质量数都守恒4衰变方程举例：238U234Th4He，234Th234Pa 0e.9290290911四、半衰期1定义放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间2决定放射性元素衰变的快慢是由核自身的决定的，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，半衰期不同.一、原子核

4、的组成问题设计天然放射现象揭示了原子核还可以再分，那么原子核是由什么粒子组成的？见要点提炼 要点提炼1质子的发现1919 年，用镭放射出的 粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，测定了它的电荷和质量，确定它是氢原子核，叫做质子，用 p 或1H 表示，其质量为 m 1.67101p27kg.2中子的发现(1)(2)质量的：原子核内的能还有一种不带电的粒子，名字叫“中子”克的发现：用实验证明了中子的存在，用 n 表示，中子的质量非常接近于质子的3原子核的组成(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电

5、荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数二、原子核的衰变AA 441 衰变： XY He(新核的质量数减少 4，电荷数减少 2.)ZZ22实质：原子核中，2 个中子和 2 个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中被出来，这就是放射性元素发生的 衰变现象2 衰变：AX A0Y e(新核的质量数不变，电荷数增加 1.)ZZ11实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即 粒子，使电荷数增加

6、1，但 衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：1n1H0 e.0113衰变规律：衰变过程遵循电荷数守恒和质量数守恒4 射线是在 或 衰变过程中伴随而生的，且 粒子是不带电的粒子，因此 射线并不影响原子核的电荷数，故 射线不会改变元素在周期表中的位置5确定衰变次数的方法AA设放射性元素 X 经过 n 次 衰变和 m 次 衰变后，变成稳定的新元素 Y，则衰变方程为ZZAAX Yn 4Hem 0 e.ZZ21根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程AA4n，ZZ2nm.三、半衰期半衰期：表示放射性元素衰变快慢的物理量，不同的放射性元素，半衰期不同注意以下两点：(1)对于同一种元素，其半衰期是一定的，无论

7、是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期不同，有的差别很大(2)半衰期是一种统计规律对于大量的原子核发生衰变才具有实际意义，而对于少量的原子核发生衰变，该统计规律不再适用3半衰期公式1 t/，m1 t/，其中 为半衰期NN 原(2)m 原(2)余余一、三种射线的性质例 1图 2 中 P 为放在匀强电场中的天然放射源，其发射的射线在电场的作用下分成 a、b、c 三束，以下判断正确的是()图 2Aa 为 射线、b 为 射线Ba 为 射线、b 为 射线Cb 为 射线、c 为 射线Db 为 射线、c 为 射线由题图可知电场线方向向右， 射线带正电所受电场力方向与电

8、场线方向一致，故 射线向右偏转，即 c 为 射线 射线带负电所受电场力方向与电场线方向相反，故 射线向左偏转，即 a 为 射线 射线不带电不发生偏转，即 b 为 射线故选项 B、C 正确BC二、原子核的组成例 2已知镭的原子序数是 88，原子核的质量数是 226.试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带电荷量是多少？若镭原子呈现中性，它核外有几个电子？22888Ra 是镭的一种同位素，让22688Ra 和22888Ra 以相同速度垂直射入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的，原子核的质量

9、数等于核内质子数与中子数之和由此：(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为 88，中子数 N 等于原子核的质量数 A 与质子数 Z 之差，即 NAZ22688138.(2)镭核所带电荷量QZe881.61019 C1.411017 C.(3)镭原子呈中性，则核外电子数等于质子数，故核外电子数为 88.v2(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为力，故有 Bqvm r ，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故r226226113228114.r228(1)88138(2)1.411017 C(3)88 (4)113114三、对衰变的理解例 3238U 核经一系列的衰变后变

10、为206Pb 核，问：9282(1)一共经过几次 衰变和几次 衰变？(2)206Pb 与238U 相比，质子数和中子数各少了多少？8292(3)综合写出这一衰变过程的方程(1)设238U 衰变为206Pb 经过 x 次 衰变和 y 次 衰变由质量数守恒和电荷数守恒可9282得2382064x92822xy联立解得 x8，y6即一共经过 8 次 衰变和 6 次 衰变(2)由于每发生一次 衰变质子数和中子数均减少 2，每发生一次 衰变中子数减少 1，而质子数增加 1，故206Pb 较238U 质子数少 10，中子数少 22.8292(3)衰变方程为238U206Pb84He60 e192822(1

11、)8 次 衰变和 6 次 衰变 (2)1022(3)238U206Pb84He60 e928221四、对半衰期的理解及有关计算例 4放射性元素(222Rn)经 衰变成为钋(218Po)，半衰期约为 3.8 天，但勘测表明，经过漫8684长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222Rn 的矿石，其原因是()86A目前地壳中的222Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变86B在地球形成的初期，地壳中元素222Rn 的含量足够高86C当衰变产物218Po 积累到一定量以后，218Po 的增加会减慢222Rn 的衰变进程848486D.222Rn 主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变

12、了它的半衰期86元素半衰期的长短由原子核自身决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关，C、D 错；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，故 A 对，B 错A碘 131 核不稳定，会发生 衰变，其半衰期为 8 天例 5碘 131 核的衰变方程：13153I(衰变后的元素用 X 表示)大量碘 131 原子经过天 75%的碘 131 核发生了衰变(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒衰变方程：13153I13154X 01e；(3)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1，即有 75%核的原子发生

13、4衰变，故经过的时间为 16 天(1)13154X 01e(2)161(对射线的理解)天然放射性元素放出的三种射线的能力实验结果如图 3 所示，由此可推知()图 3A来自于原子核外的电子B的电离作用最强，C的电离作用较强，能力最弱能力较强D的电离作用最弱，属于原子核内BCD的光子三种射线的特点： 射线是4He 原子核，电离作用最强，能力最弱； 射线是0 e，12电离作用较强，能力较强； 射线是光子，不带电，电离作用最弱，能力最强三种射线都来自于原子核故 B、C、D 正确2(原子核的组成)以下说法正确的是()A.23490Th 为钍核，由此可知，钍核的质量数为 90，钍核的质子数为 234B.9

14、Be 为铍核，由此可知，铍核的质量数为 9，铍核的中子数为 44C同一元素的两种同位素具有相同的质量数 D同一元素的两种同位素具有不同的中子数DA 项钍核的质量数为 234，质子数为 90，所以 A 错；B 项铍核的质量数为 9，中子数为 5，所以 B 错；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而 C 错，D对3(对衰变的理解)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() 衰变、 衰变和 衰变 衰变、 衰变和 衰变 衰变、 衰变和 衰变D 衰变、 衰变和 衰变A

15、 90Th，质量数少 4，电荷数少 2，说明为23892U234 衰变；234Th23491Pa，质子数加 1，说明为 衰变；23491Pa23492U，质子数加901，说明为 衰变14(半衰期的应用)放射性同位素24Na 的样品经过 6 小时下8没有衰变，它的半衰期是11()A2 小时B1.5 小时C1.17 小时D0.75 小时A知道，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1，再经一个半衰期这1又会衰变一半，只剩1，所以题中所给的 6 小时为三个半衰4481 t11 6期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是 2 小时，也可根据 m 余m 原( ) ，即

16、( ) ，2 82 得 2 小时.题组一对三种射线的理解1如图 1 甲是 、 三种射线能力的示意图，图乙是工业上利用射线的性来检查金属的示意图，请问图乙中的检查利用的射线是()图 1A 射线C 射线CB 射线D三种射线都可以根据三种射线的性质可知，图甲中能铝板的是 射线，图乙中检查钢板中的，要求射线能钢板，故利用的是 射线，选项 C 正确图 22如图 2 所示，铅盒 A 中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是( A打在图中 a、b、c 三点的依次是 射线、 射线和 射线B 射线和 射线的轨迹是抛物线C 射线和 射线

17、的轨迹是圆弧)D如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下 bC由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中 粒子所受的力向上， 粒子力向下，轨迹都是圆弧由于 粒子速度约是光速的 1 ，而 粒子速度接近光所受的10速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动(如果一个打在 b 点，则另一个必然打在 b点下方)，本题选 C.3如图 3 所示为克实验示意图，用天然放射性元素钋(Po)放射的 射线轰击铍时会产生粒子流 A，用粒子流 A 轰击石蜡时，会打出粒子流 B，经研究知道()图 3AA 为中子，B 为质子BA 为质子，B 为中子CA 为 射线，B 为中子DA 为中子，B 为

18、 射线A不可见射线 A，轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见射线应该是中子题组二原子核的组成4下列说法正确的是()A.n X 与 n Y 互为同位素mm1nn 1B. X 与 Y 互为同位素mmnn 2C. X 与Y 中子数相差 2mm2D.235U 核内有 92 个质子，235 个中子92BA 选项中，X 核与 Y 核的质子数不同，不是同位素B 选项中n X 核与n1Y 核质子数mm都为 m，而质量数不同，所以互为同位素C 选项中n X 核内中子数为 nm，n2 Y 核内中m2m子数为(n2)(m2)nm，所以中子数相同D 选项中235U 核

19、内有 143 个中子，而不是92235 个中子5氢有三种同位素，分别是氕(1H)、氘(2H)、氚(3H)，则()111A它们的质子数相等 B它们的核外电子数相等 C它们的核子数相等 D它们的中子数相等AB氕、氘、氚的核子数分别为 1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为 1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以 A、B 选项正确6人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为 3 的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一氦的该种同位素应表示为()A.4HeB.3He32C.4HeD.3He23B氦的同位素质子数一定相同，质量数为 3，故应表示为3He，因此 B 正确2题组三

20、对衰变的理解7对天然放射现象，下列说法中正确的是() 粒子带正电，所以 射线一定是从原子核中射出的 粒子带负电，所以 射线有可能是核外电子 粒子是光子，所以 射线有可能是由原子发光产生的D 射线、 射线、 射线都是从原子核AD 衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结出来的一个氦核放出的， 衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后出电子， 射线是伴随 衰变和 衰变而产生的所以这三种射线都是从原子核出来的8“”引起全球瞩目，其焦点就是核电站采用轻水堆还是重水堆重水堆核的钚 239(239Pu)，这种钚 239 可由铀 239(239电站在发电的同时还可以生产出可供研制核9492U)经过

21、 n 次 衰变产生，则 n 为(A2B239C145D92 A) 衰变规律是质量数不变，质子数增加 1.239Pu 比239U 质子数增加 2，所以发生 2 次 9492衰变，A 对9最近几年，科学家在超重元素的探测方面取得了进展.1996 年，科学家们在研究某两个重离子结超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核AX 经过 6 次 衰变后的产物Z是253Fm.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()100A124、259 B124、265 C112、265D112、277D题中的核AX 经过 6 次 衰变后成为253Fm，注意到253Fm 的电荷数为 100，质量数为Z10010

22、0253，每发生一次 衰变质量数减少 4，电荷数减少 2.由质量数和电荷数守恒有 A46253277，Z26100112，所以选项 D 正确10氪 90(90Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆 90(90Zr)，这些衰变是()3640A1 次 衰变，6 次 衰变B4 次 衰变C2 次 衰变D2 次 衰变，2 次 衰变B解法一推理计算法根据衰变规律， 衰变不影响核的质量数，发生一次 衰变，核电荷数增加 1；发生一次 衰变，质量数减少 4，核电荷数减少 2.90Kr 衰变为90Zr，质量数不变，故未发生 衰变；核3640电荷数增加 4，一定是发生了 4 次 衰变解法二列方程求解设90Kr 衰变为90Zr，经过了 x 次 衰变，y 次 衰变，则有90Kr90Zrx4Hey0e1364036402由质量数守恒得 90904x由电荷数守恒得 36402xy解得 x0，y4，即只经过了 4 次 衰变，选项 B 正确题组四半衰期的理解和有关计算11下列关于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的是(A同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长 B把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变)C放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用D氡的半衰期