人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核2 放射性元素的衰变第1课时学案设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核2 放射性元素的衰变第1课时学案设计，共7页。学案主要包含了原子核的衰变，半衰期，填空题等内容，欢迎下载使用。

第1课时 原子核的衰变 半衰期
1.知道什么是α衰变和β衰变，能运用衰变规律写出衰变方程.
2.知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能利用半衰期公式进行简单计算．
一、原子核的衰变
1．定义：原子核自发地放出α粒子或β粒子，而变成另一种原子核的变化．
2．衰变类型
(1)α衰变：
原子核放出α粒子的衰变．进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2，eq \\al(238, 92)U的α衰变方程：eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He.
(2)β衰变：
原子核放出β粒子的衰变．进行β 衰变时，质量数不变，电荷数加1，eq \\al(234, 90)Th的β衰变方程：eq \\al(234, 90)Th→eq \\al(234, 91)Pa＋eq \\al( 0,－1)e.
衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒．
4．原子核衰变的理解
5．衰变方程的书写：衰变方程用“→”，而不用“＝”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化．
6．衰变次数的判断技巧
(1)方法：设放射性元素eq \\al(A,Z)X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素eq \\al(A′,Z′)Y，则衰变方程为：
eq \\al(A,Z)X→eq \\al(A′,Z′)Y＋neq \\al(4,2)He＋meq \\al( 0,－1)e
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：
A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.
(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．
二、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．特点
(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大．
(2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．
3．适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于少数原子核的衰变．
4．对半衰期规律的理解
一、单选题
1．以下对放射性衰变的说法中正确的是（ ）
A．衰变为是α衰变
B．一定质量的经过一个半衰期放出n个α粒子，则再经过一个半衰期共放出2n个α粒子
C．原子核衰变时电荷和质量都守恒
D．原子核发生β衰变时，原子核的质量不变
2．下列说法中正确的是
A．92235U的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，其半衰期可能变短
B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4
C．10个放射性元素的原子核经过一个半衰期后，一定有5个原子核发生衰变
D．γ粒子的电离能力比α粒子大
3．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
4．关于原子核及其变化，下列说法中正确的是（ ）
A．衰变和裂变都能自发的发生
B．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
C．升高温度可以使放射性元素的半衰期缩短
D．同种放射性元素在化合物中的半衰期与单质中的半衰期相等
二、多选题
5．关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是（ ）
A．半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间
B．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间
C．发生衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向后移动2位
D．发生衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向后移动1位
6．静止的镭原子核 经一次α衰变后变成一个新核Rn，则下列说法正确的是（ ）
A．该衰变方程为
B．若该元素的半衰期为τ，则经过2τ的时间，2kg的 中有1.5kg已经发生了衰变
C．若该元素的半衰期为τ，则经过2τ的时间，4个 原子核中有3个已经发生了衰变
D．随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核 越来越少，其半衰期也变短
E.若把该元素放到密闭的容器中或者升高温度，则可以减慢它的衰变速度
三、填空题
7．如图，纵坐标表示某放射性物质中未衰变的原子核数（N）与原来总原子核数（N0）的比值，横坐标表示衰变的时间，则由图线可知该放射性物质的半衰期为______天，若将该放射性物质放在高温、高压或强磁场等环境中，则它的半衰期将_____________（填“变长”、“不变”或“变短”）
8．某放射性原子核A经过一系列α衰变和β衰变后变为原子核B．若B核内质量数比A核内少8个，中子数比A核少7个．则发生了___次α衰变和____次β衰变．若核发生α衰变的半衰期为半年，则经过________年有的核发生了衰变．
参考答案
1．A
【详解】
A．根据核反应方程：质量数和电荷数守恒，可写出方程为
为 衰变，故A正确；
B．半衰期是对大量粒子的统计规律，对少数粒子原子核不适用，故B错误；
C．原子核发生衰变时，电荷数和质量数都守恒，但质量不守恒，因为要释放能量，有质量亏损，故C错误；
D．原子核发生β衰变时，原子核内部的中子放出一个电子变成质子，原子核的质量数不变，但质量要减小。故D错误；
故选A。
2．B
【解析】半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关，放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A错误．某原子核经过一次α衰变电荷数减小2，质量数减小4，再经过两次β衰变后，质量数不变，电荷数要增加2，所以整个过程质量数减小4，电荷数不变，所以核内中子数减少4个．故B正确．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用．故C错误．三种射线中γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故D错误．故选B.
点睛：此题考查三种射线的不同电离即穿透能力，掌握两种衰变的电荷数即质量数的变化特点，知道半衰期适用条件以及半衰期影响因素，基础题目．
3．A
【详解】
放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，半衰期越短，则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理，化学状态无关，故A正确，BCD错误．
4．D
【详解】
A．衰变能自发发生，裂变不能自发发生，A错误；
B．衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，所以电子不是原子核的组成部分，B错误；
CD．元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，C错误，D正确。
故选D。
5．BD
【详解】
AB.半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间，故A错误，B正确；
C.经过衰变后，新核的原子核质子数减少2个，在元素周期表中的位置较旧核前移2位，故C错误；
D.经过衰变后，原子核质子数增加1个，在元素周期表中的位置较旧核后移1位，故D正确．
6．AB
【解析】
【详解】
根据电荷数守恒、质量数守恒，镭原子核经一次α衰变后的核反应方程．故A正确；若该元素的半衰期为τ，则经过2τ的时间，2kg的中有：2-2×()2=1.5kg已经发生了衰变．故B正确；半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，4个原子核经过2个半衰期后不一定中有3个已经发生了衰变．故C错误；放射性元素的半衰期仅仅与元素本身有关，不会随它所处的化学环境的变化而变化，改变该元素所处的物理状态，则其半衰期不变；故D E错误；故选AB．
【点睛】
解决本题的关键知道核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，知道衰变的过程中的半衰期仅仅与元素本身有关．
7．3.8天 不变
【详解】
[1][2]放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期，由图线可知该放射性物质的半衰期为3.8天，半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关；所以若将该放射性物质放在高温、高压或强磁场等环境中，则它的半衰期将不变．
8．2 3 1
【详解】
设原子核A变为原子核B需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：4x=8，2x-y=1，所以解得：x=2，y=3；若核发生α衰变的半衰期为半年，则 解得t=1年.衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
eq \\al(A,Z)X→eq \\al(A－4,Z－2)Y＋eq \\al(4,2)He
eq \\al(A,Z)X→ AZ＋1Y＋ eq \\al( 0,－1)e
衰变实质
2个质子和2个中子结合成氦核2eq \\al(1,1)H＋2eq \\al(1,0)n→eq \\al(4,2)He
1个中子转化为1个质子和1个电子eq \\al(1,0)n→eq \\al(1,1)H＋eq \\al( 0,－1)e
典型方程
eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He
eq \\al(234, 90)Th→eq \\al(234, 91)Pa＋eq \\al( 0,－1)e
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
半衰期
定义
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
衰变规律
N余＝N原，m余＝m原式中N原、m原分别表示衰变前的原子核数和质量，N余、m余分别表示衰变后的尚未发生衰变的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期.
影响因素
由原子核内部因素决定，跟原子所处的外部条件、化学状态无关
半衰期规律是对大量原子核衰变行为作出的统计结果，可以对大量原子核衰变行为进行预测，而单个特定原子核的衰变行为不可预测