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第2节　放射性元素的衰变
(分值：100分)
选择题1～12题，每小题7分，共84分。
对点题组练
题组一　原子核的衰变
1.(2023·海南卷，1)钍元素衰变时会放出β粒子，其中β粒子是(　　)
中子 质子 电子 光子
2.由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列判断中正确的是(　　)
Bi的原子核比Np的原子核少28个中子
Bi的原子核比Np的原子核少8个中子
衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变
3.(多选)放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成，X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图所示。则(　　)
a＝82，b＝211
Bi→X是α衰变，Bi→Tl是β衰变
X→Pb是α衰变，Tl→Pb是β衰变
Tl经过一次β衰变变成Pb
题组二　半衰期
4.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有(　　)
5.一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T1/2，那么下列说法中正确的是(　　)
经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀
经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有发生了衰变
经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩
经过1个半衰期后该矿石的质量剩下
6.(2021·全国乙卷)医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其－t图线如图所示。从图中可以得到113Sn的半衰期为(　　)
67.3 d 101.0 d 115.1 d 124.9 d
题组三　核反应和核反应方程
7.用中子轰击氧原子核的核反应方程为O＋n→N＋X，对式中X、a、b的判断正确的是(　　)
X代表中子，a＝17，b＝1
X代表电子，a＝17，b＝－1
X代表正电子，a＝17，b＝1
X代表质子，a＝17，b＝1
8.(2023·全国甲卷，15)在下列两个核反应方程中X＋N→Y＋O，Y＋Li→2X，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则(　　)
Z＝1　A＝1 Z＝1　A＝2
Z＝2　A＝3 Z＝2　A＝4
题组四　放射性同位素及其应用
9.(多选)下列有关放射性同位素P的说法，正确的是(　　)
P与X互为同位素
P与其同位素有相同的化学性质
用P制成化合物后它的半衰期变长
P能释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响
10.在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是(　　)
应该用α射线探测物体的厚度
应该用γ粒子放射源制成“烟雾报警器”
放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异
医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素
综合提升练
11.一个静止的铀核，放射一个α粒子而变为钍核，在匀强磁场中的径迹如图所示，则正确的说法是(　　)
1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹
1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹
3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹
3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹
12.正电子发射计算机断层扫描，其原理是借助于示踪剂(正电子放射线药物)可以聚集到病变部位的特点来发现疾病。常用核素氧15标记，其半衰期仅有2分钟。对含氧元素的物质照射20～50 MeV的X射线，激发原子核边缘的中子，可以产生氧15正电子核素。下列说法正确的是(　　)
用30 MeV的X射线照射氧16时，生成氧15的同时释放出中子
氧15发生正电子衰变时，生成的新核含有9个中子
经过10分钟，氧15的含量减小为原来的
将氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化
培优加强练
13.(16分)天然放射性铀(U)发生衰变后产生钍(Th)和另一个原子核。
(1)(8分)请写出衰变方程；
(2)(8分)若衰变前铀(U)核的速度为v，衰变产生的钍(Th)核的速度为，且与铀核速度方向相同，试估算产生的另一种新核的速度。
第2节　放射性元素的衰变
1.C　[由教材知识可知，β粒子为电子，C正确。]
2.C　[Bi的原子核有209－83＝126个中子；Np的原子核有237－93＝144个中子，则Bi的原子核比Np的原子核少18个中子，选项A、B错误；设衰变过程中共发生了x次α衰变，y次β衰变，则由质量数和电荷数守恒有237－209＝4x，93－2x＋y＝83，解得x＝7，y＝4，选项C正确，D错误。]
3.CD　[Bi经过一次衰变变成X，质量数没有发生变化，为β衰变，即Bi→X＋e，解得a＝84；Bi经过一次衰变变成Tl，核电荷数少2，为α衰变，即Bi→Tl＋He，解得b＝206，故A、B错误；结合A、B可知X→Pb＋He，是α衰变；Tl→Pb＋e，是β衰变，故C、D正确。]
4.C　[由半衰期公式m′＝m可知，m′＝m×＝m，故选项C正确。]
5.C　[经过2个半衰期后矿石中剩余的铀元素的质量为，故选项A、B错误；经过3个半衰期后矿石中剩余的铀元素的质量为，故选项C正确；因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变，选项D错误。]
6.C　[纵坐标由变为，说明这m0的113Sn中正好有一半的113Sn发生了衰变，经过的时间为一个半衰期，因此半衰期T1/2＝t2－t1＝115.1 d，C正确。]
7.C　[根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝1，因此X可表示为e，为正电子，故C正确，A、B、D错误。]
8.D　[由X＋N→A1Z1Y＋O得A＋14＝A1＋17，Z＋7＝Z1＋8，由A1Z1Y＋Li→2X得A1＋7＝2A，Z1＋3＝2Z，则A＝4，Z＝2，D正确。]
9.BD　[同位素有相同的质子数，不同的质量数，故A错误；同位素有相同的化学性质，故B正确；半衰期与原子的物理、化学状态无关，故C错误；P为放射性同位素，可用作示踪原子，故D正确。]
10.C　[γ射线的穿透能力最强，应该用γ射线探测物体的厚度，故A错误；因为α粒子的电离作用强，所以应该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”，故B错误；γ光子的穿透能力最强，从而使种子的遗传基因发生变异，故C正确；人体长时间接触放射线会影响健康，所以医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较短的放射性同位素，故D错误。]
11.B　[铀核发生α衰变后变为钍核，α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动，根据动量守恒定律知，两粒子的速度方向相反，且都带正电；根据左手定则，运动轨迹为两个外切圆。α粒子和钍核的动量大小mv相等，根据r＝分析，电荷量大的轨道半径小，知1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹。故B正确，A、C、D错误。]
12.A　[用30 MeV的X射线照射氧16时，生成氧15的同时释放出中子，核反应方程为X＋O→O＋n，故A正确；氧15产生正电子的衰变方程为O→e＋N，生成的新核有8个中子，故B错误；经过10分钟，即经过5个半衰期，剩余氧15的含量m＝m0＝m0，故C错误；改变元素所处的物理环境和化学状态，不改变半衰期，故D错误。]
13.(1)U→Th＋He　(2)v，方向与铀核速度方向相同
解析　(1)由原子核衰变时电荷数和质量数都守恒可得其衰变方程为U→Th＋He。
(2)由(1)知新核为氦核，设氦核的速度为v′，一个核子的质量为m，则氦核的质量为4m、铀核的质量为238m、钍核的质量为234m，由动量守恒定律得238mv＝234m·＋4mv′
解得v′＝v，方向与铀核速度方向相同。第2节　放射性元素的衰变
学习目标　1.知道衰变及两种衰变的规律，能熟练写出衰变方程。 2.掌握半衰期的概念及有关计算。 3.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程。
4.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。 5.了解放射性在生产和科学研究领域的应用，知道射线的危害及防护。
知识点一　原子核的衰变
钋（Po）和镭（Ra）是玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里在研究中发现的两种放射性很强的元素，并且在1902年，玛丽·居里从矿渣中提取出了0.1克的镭盐。
（1）原子核是由质子和中子组成的，当放射性元素放射出α粒子时，其原子核的质子数和中子数是否改变？
（2）当原子核的质子数改变时，其在元素周期表中的位置是否改变？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.定义：原子核自发地放出　　　　　　或　　　　　　，变成另一种原子核，这种变化称为原子核的衰变。
2.衰变类型
（1）α衰变：放射性元素放出α粒子的衰变过程。放出一个α粒子后，核的质量数　　　　　　，电荷数　　　　　　，成为新核。
（2）β衰变：放射性元素放出β粒子的衰变过程。放出一个β粒子后，核的质量数　　　　，电荷数　　　　　　。
3.衰变规律：原子核衰变时　　　　　　和　　　　　　都守恒。
【思考】
如图为α衰变、β衰变示意图。
（1）当原子核发生α衰变时，原子核的质子数、中子数和质量数如何变化？
（2）当发生β衰变时，新核的电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？
（3）原子核衰变过程中遵循哪些规律？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1 （多选）（教材P108图5.2－1、2改编）如图所示为铀238经过一次α衰变和β衰变生成镤234的示意图，下列核反应方程中为α衰变或β衰变的实质转化方程的是（　　）
A.4H＋2e→He
B.2H＋2n→He
C.n→H＋e
D.H→n＋e
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　原子核衰变的理解
衰变类型 α衰变 β衰变
衰变方程 X→Y＋He X→Y＋e
衰变实质 2个质子和2个中子结合成氦核2H＋2n→He 1个中子转化为1个质子和1个电子n→H＋e
典型方程 U→Th＋He Th→Pa＋e
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
例2 （2023·重庆卷，6）原子核U可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核Pb，在该过程中，可能发生的β衰变是（　　）
A.Fr→Ra＋e B.Bi→Po＋e
C.Ra→Ac＋e D.Po→At＋e
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
确定原子核衰变次数的方法与技巧
（1）方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为X→Y＋nHe＋me
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衰变对质量数没有影响），然后根据衰变规律确定β衰变的次数。　　　　
知识点二　半衰期
你知道考古学家根据什么推断古化石的年代吗？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.定义：放射性元素的原子核有　　　　发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期。
2.特点
（1）不同的放射性元素，半衰期　　　　，甚至差别非常大。
（2）放射性元素衰变的快慢是由　　　　　　　　　　决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件　　　　　　。
3.适用条件：半衰期描述的是　　　　　　，不适用于单个原子核的衰变。
4.衰变规律
N余＝N原，m余＝m0，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，T1/2表示半衰期。
5.半衰期的应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以通过测量其衰变程度来推断　　　　。
【思考】
针对放射性元素的半衰期，一同学提出了如下问题：1 g某种放射性元素，经过一个半衰期，其质量剩余0.5 g，如果有100个该放射性元素的原子核，经过一个半衰期，是否一定剩余50个呢？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3 （多选）下列关于放射性元素的半衰期的几种说法正确的是（　　）
A.同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长
B.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，只对大量的原子核适用
C.氡的半衰期是3.8天，若有4 g氡原子核，则经过7.6天就只剩下1 g氡
D.氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天就只剩下一个氡
例4 （教材P110图5.2－4改编）放射性同位素衰变的快慢有一定的规律，如图所示为2 g Rn衰变后的质量随时间t变化的图像。
（1）求Rn的半衰期；
（2）已知Rn衰变成为Po，当生成的Po数量是Rn剩余数量的15倍时，求Rn衰变所经历的时间。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
知识点三　核反应
1.核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生　　　　　　或者发生状态变化的过程。
（1）条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。
（2）实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。
2.原子核人工转变的三大发现
（1）1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子的核反应方程：N＋He→　　　　＋H。
（2）1932年查德威克用α粒子轰击铍，发现了中子的核反应方程：Be＋He→　　　　＋n。
（3）1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程：Al＋He→　　　＋n，
　　　　→Si＋e。
3.遵循规律：　　　　　守恒，　　　　　守恒。
【思考】
　原子核的人工转变与衰变有什么异同？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例5 （2023·北京卷，3）下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是（　　）
A.U＋n→Ba＋Kr＋（　　）
B.U→Th＋（　　）
C.N＋He→O＋（　　）
D.C→N＋（　　）
训练1 我国发射的“嫦娥”系列月球探测器，在着陆器和月球车内均安置有钚－238，以确保仪器舱内温度不会很低，让搭载的仪器安然度过月夜，成为仪器的“暖宝宝”。Pu可以通过以下过程得到：U＋H→Np＋kn，Np→X＋Pu，则下列说法正确的是（　　）
A.k＝1，X为质子 B.k＝2，X为电子
C.k＝1，X为电子 D.k＝2，X为质子
知识点四　放射性同位素及其应用
人工放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在国民经济和科学研究的各个领域得到广泛的应用。
（1）能用α射线来测量金属板的厚度吗？
（2）γ射线照射食品延长保存期的原理是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.放射性同位素
（1）定义：具有　　　　　　的同位素。
（2）类型：　　　　放射性同位素和　　　　放射性同位素。
（3）人工放射性同位素具有　　　　丰富，放射强度　　　　　　，半衰期　　　　和放射性废料容易　　　　的优点。
2.放射性同位素的应用
（1）射线测厚仪：使用放射性同位素发出的射线来测　　　　。
（2）放射治疗：利用放射性同位素发出的　　　　破坏癌细胞组织。
（3）培优、保鲜：利用放射性同位素放出的射线照射　　　　，培养优良品种；照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。
（4）示踪原子：一种元素的各种同位素有　　　　化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。
3.辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织　　　　　　。要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例6 （多选）关于人工放射性同位素，下列说法正确的是（　　）
A.人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期长很多
B.人工放射性同位素的放射强度容易控制
C.人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤
D.使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染
训练2 下列说法正确的是（　　）
A.给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好
B.输油管道漏油时，可以在输送的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置
C.天然放射性元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算
D.放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变
随堂对点自测
1.（原子核的衰变）某放射性元素的原子核内有N个核子，其中有n个质子，该原子核发生2次α衰变和1次β衰变，变成1个新核，则（　　）
A.衰变前原子核有（N－n）个中子
B.衰变后新核有（n－4）个质子
C.衰变后新核的核子数为（N－3）
D.衰变后新核的中子数为（N－n－3）
2.（半衰期）下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是（　　）
A.100个放射性元素原子核经过一个半衰期后剩余50个未衰变的原子核
B.通过化学方法可以改变放射性元素的半衰期
C.通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期
D.半衰期越长对环境的影响时间越长
3.（核反应和核反应方程）（多选）关于核反应，下列说法正确的是（　　）
A.在核反应中，质量守恒、电荷数守恒
B.核反应方程U→Th＋He属于α衰变
C.核反应方程N＋He→O＋H属于原子核的人工转变
D.核反应方程C→N＋e属于β衰变，而β射线来自原子外层的电子
第2节　放射性元素的衰变
知识点一
导学　提示　(1)改变　(2)改变
知识梳理
1.α粒子　β粒子　2.(1)减少4　减少2　(2)不变　增加1
3.电荷数　质量数
[思考] 提示　(1)铀238发生α衰变时，质子数减少2，中子数减少2，质量数减少4。
(2)钍234发生β衰变时，新核的电荷数增加1。新核在元素周期表中的位置向后移动一位。
(3)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
例1 BC　[α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合起来形成一个α粒子，β衰变的实质是原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子，B、C正确。]
例2 A　[原子核U衰变成为稳定的原子核Pb，质量数减小了28，则经过了7次α衰变，中间生成的新核的质量数可能为231，227，223，219，215，211，则发生β衰变的原子核的质量数为上述各数，则B、C、D都不可能，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，A正确。]
知识点二
导学　提示　只要测出古化石中碳14的含量就可以根据碳14的半衰期推断古化石的年龄。
知识梳理
1.半数　2.(1)不同　(2)核内部自身的因素　没有关系
3.统计规律　5.时间
[思考] 提示　不一定，半衰期是一个统计规律，当放射性元素很少时，半衰期的公式就不再适用。
例3 BC　[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，这是一个统计规律，对于大量的原子核才适用，对于少量原子核是不成立的，放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身的因素决定的，与原子所处的物理和化学状态无关，故A、D错误，B、C正确。]
例4 (1)3.8d　(2)15.2d
解析　(1)根据半衰期定义和题图可知0.5 g该元素衰变到0.25 g所用时间即为其半衰期，则其半衰期T1/2＝11.4 d－7.6 d＝3.8 d。
(2)当生成的Po数量是Rn剩余数量的15倍时，已经衰变的Rn是剩余Rn数量的15倍，设未衰变部分的质量为m，总质量为m0
则有＝
又m＝m0()，联立解得t＝15.2 d。
知识点三
1.新原子核　2.(1)O　(2)C　(3)P　P　3.质量数　电荷数
[思考] 提示　
不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相互作用的结果，需要一定的装置和条件才能发生；而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响。
相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒。
例5 A　[根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋(3n)，故A正确；核反应方程为U→Th＋(He)，故B错误；核反应方程为N＋He→O＋(H)，故C错误；核反应方程为C→N＋(e)，故D错误。]
训练1 B　[在核反应方程中U＋H→Np＋kn，由电荷数守恒和质量数守恒可得238＋2＝238＋k，解得k＝2，在核反应方程中Np→X＋Pu，有93＝Z＋94，238＝A＋238，解得Z＝－1，A＝0，所以X为电子，故B正确，A、C、D错误。]
知识点四
导学　提示　(1)不能。
(2)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。
知识梳理
1.(1)放射性　(2)天然　人工　(3)资源　容易控制　较短　处理　2.(1)厚度　(2)射线　(3)种子　(4)相同的　3.有破坏作用
例6 BCD　[人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的短，故选项A错误；人工放射性同位素的放射强度容易控制，故选项B正确；人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤，故选项C正确；使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染，故选项D正确。]
训练2 B　[放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节对含有哪种元素的肥料吸收率高。无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错误；放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长，会污染环境，所以不用天然放射性元素，C错误；放射性是原子核本身的性质，与元素的状态、组成等无关，D错误；放射性同位素可以向周围释放射线，只要在管道周围寻找射线源，就可找到漏油位置，B正确。]
随堂对点自测
1.A　[核子数等于质子数加中子数，所以衰变前原子核有(N－n)个中子，A正确；衰变后新核有n－(2×2－1)＝(n－3)个质子，B错误；衰变后新核的核子数为N－2×4＝N－8，C错误；衰变后新核的中子数为(N－n－5)，D错误。]
2.D　[半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少数原子核不适用，故A错误；半衰期是由放射性元素核内部自身因素决定的，与物理状态和化学状态无关，故B、C错误；半衰期越长的放射性元素衰变的越慢，对环境的影响时间越长，故D正确。]
3.BC　[核反应遵循质量数守恒，电荷数守恒，故A错误；根据核反应的特点可知，核反应方程U→＋He属于α衰变，故B正确；核反应方程＋He→＋H属于人工核反应，故C正确；β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故D错误。](共56张PPT)
第2节　放射性元素的衰变
第五章　原子核
1.知道衰变及两种衰变的规律，能熟练写出衰变方程。 2.掌握半衰期的概念及有关计算。 3.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程。 4.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。 5.了解放射性在生产和科学研究领域的应用，知道射线的危害及防护。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　半衰期
知识点一　原子核的衰变
知识点三　核反应
知识点四　放射性同位素及其应用
知识点一　原子核的衰变
钋(Po)和镭(Ra)是玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里在研究中发现的两种放射性很强的元素，并且在1902年，玛丽·居里从矿渣中提取出了0.1克的镭盐。
(1)原子核是由质子和中子组成的，当放射性元素放射出α粒子时，其原子核的质子数和中子数是否改变？
(2)当原子核的质子数改变时，其在元素周期表中的位置是否改变？
提示　(1)改变　(2)改变
1.定义：原子核自发地放出_________或_________，变成另一种原子核，这种变化称为原子核的衰变。
2.衰变类型
(1)α衰变：放射性元素放出α粒子的衰变过程。放出一个α粒子后，核的质量数_________，电荷数_________，成为新核。
(2)β衰变：放射性元素放出β粒子的衰变过程。放出一个β粒子后，核的质量数______，电荷数_________。
3.衰变规律：原子核衰变时_________和_________都守恒。
α粒子
β粒子
减少4　
减少2
不变
增加1
电荷数
质量数
【思考】
如图为α衰变、β衰变示意图。
(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数、中子数和质量数如何变化？
(2)当发生β衰变时，新核的电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？
(3)原子核衰变过程中遵循哪些规律？
提示　(1)铀238发生α衰变时，质子数减少2，中子数减少2，质量数减少4。
(2)钍234发生β衰变时，新核的电荷数增加1。新核在元素周期表中的位置向后移动一位。
(3)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
BC
例1 (多选)(教材P108图5.2－1、2改编)如图所示为铀238经过一次α衰变和β衰变生成镤234的示意图，下列核反应方程中为α衰变或β衰变的实质转化方程的是(　　)
解析　α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合起来形成一个α粒子，β衰变的实质是原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子，B、C正确。
原子核衰变的理解
A
知识点二　半衰期
你知道考古学家根据什么推断古化石的年代吗？
提示　只要测出古化石中碳14的含量就可以根据碳14的半衰期推断古化石的年龄。
1.定义：放射性元素的原子核有______发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期。
2.特点
(1)不同的放射性元素，半衰期______，甚至差别非常大。
(2)放射性元素衰变的快慢是由________________________决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件____________。
3.适用条件：半衰期描述的是____________，不适用于单个原子核的衰变。
半数
不同
核内部自身的因素
没有关系
统计规律
4.衰变规律
5.半衰期的应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以通过测量其衰变程度来推断______。
时间
【思考】
针对放射性元素的半衰期，一同学提出了如下问题：1 g某种放射性元素，经过一个半衰期，其质量剩余0.5 g，如果有100个该放射性元素的原子核，经过一个半衰期，是否一定剩余50个呢？
提示　不一定，半衰期是一个统计规律，当放射性元素很少时，半衰期的公式就不再适用。
BC
例3 (多选)下列关于放射性元素的半衰期的几种说法正确的是(　　)
A.同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长
B.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，只对大量的原子核适用
C.氡的半衰期是3.8天，若有4 g氡原子核，则经过7.6天就只剩下1 g氡
D.氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天就只剩下一个氡
解析　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，这是一个统计规律，对于大量的原子核才适用，对于少量原子核是不成立的，放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身的因素决定的，与原子所处的物理和化学状态无关，故A、D错误，B、C正确。
解析　(1)根据半衰期定义和题图可知0.5 g该元素衰变到0.25 g所用时间即为其半衰期
则其半衰期T1/2＝11.4 d－7.6 d＝3.8 d。
答案　(1)3.8d　(2)15.2d
知识点三　核反应
1.核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生__________或者发生状态变化的过程。
(1)条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。
(2)实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。
新原子核
2.原子核人工转变的三大发现
质量数
3.遵循规律：_________守恒，_________守恒。
电荷数
【思考】
原子核的人工转变与衰变有什么异同？
提示　
不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相互作用的结果，需要一定的装置和条件才能发生；而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响。
相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒。
A
例5 (2023·北京卷，3)下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是(　　)
B
知识点四　放射性同位素及其应用
人工放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在国民经济和科学研究的各个领域得到广泛的应用。
(1)能用α射线来测量金属板的厚度吗？
(2)γ射线照射食品延长保存期的原理是什么？
提示　(1)不能。
(2)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。
1.放射性同位素
放射性
(1)定义：具有_________的同位素。
(2)类型：______放射性同位素和______放射性同位素。
(3)人工放射性同位素具有______丰富，放射强度____________，半衰期______和放射性废料容易______的优点。
天然
人工
资源
容易控制
较短
处理
2.放射性同位素的应用
厚度
(1)射线测厚仪：使用放射性同位素发出的射线来测______。
(2)放射治疗：利用放射性同位素发出的______破坏癌细胞组织。
(3)培优、保鲜：利用放射性同位素放出的射线照射______，培养优良品种；照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。
(4)示踪原子：一种元素的各种同位素有_________化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。
3.辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织_______________。要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。
射线
种子
相同的
有破坏作用
BCD
例6 (多选)关于人工放射性同位素，下列说法正确的是(　 　)
A.人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期长很多
B.人工放射性同位素的放射强度容易控制
C.人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤
D.使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染
解析　人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的短，故选项A错误；人工放射性同位素的放射强度容易控制，故选项B正确；人工放射性同位素的γ射线能进行金属探伤，故选项C正确；使用人工放射性同位素也要遵守操作规程，防止对空气、水源、用具等的污染，故选项D正确。
B
训练2 下列说法正确的是(　　)
A.给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好
B.输油管道漏油时，可以在输送的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置
C.天然放射性元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算
D.放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变
解析　放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节对含有哪种元素的肥料吸收率高。无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错误；放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长，会污染环境，所以不用天然放射性元素，C错误；放射性是原子核本身的性质，与元素的状态、组成等无关，D错误；放射性同位素可以向周围释放射线，只要在管道周围寻找射线源，就可找到漏油位置，B正确。
随堂对点自测
2
A
1.(原子核的衰变)某放射性元素的原子核内有N个核子，其中有n个质子，该原子核发生2次α衰变和1次β衰变，变成1个新核，则(　　)
A.衰变前原子核有(N－n)个中子 B.衰变后新核有(n－4)个质子
C.衰变后新核的核子数为(N－3) D.衰变后新核的中子数为(N－n－3)
解析　核子数等于质子数加中子数，所以衰变前原子核有(N－n)个中子，A正确；衰变后新核有n－(2×2－1)＝(n－3)个质子，B错误；衰变后新核的核子数为N－2×4＝N－8，C错误；衰变后新核的中子数为(N－n－5)，D错误。
D
2.(半衰期)下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是(　　)
A.100个放射性元素原子核经过一个半衰期后剩余50个未衰变的原子核
B.通过化学方法可以改变放射性元素的半衰期
C.通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期
D.半衰期越长对环境的影响时间越长
解析　半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少数原子核不适用，故A错误；半衰期是由放射性元素核内部自身因素决定的，与物理状态和化学状态无关，故B、C错误；半衰期越长的放射性元素衰变的越慢，对环境的影响时间越长，故D正确。
BC
3.(核反应和核反应方程)(多选)关于核反应，下列说法正确的是(　　)
课后巩固训练
3
C
题组一　原子核的衰变
1.(2023·海南卷，1)钍元素衰变时会放出β粒子，其中β粒子是(　　)
A.中子 B.质子 C.电子 D.光子
解析　由教材知识可知，β粒子为电子，C正确。
对点题组练
C
CD
C
题组二　半衰期
4.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有(　　)
C
5.一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T1/2，那么下列说法中正确的是(　　)
C
A.67.3 d B.101.0 d C.115.1 d D.124.9 d
C
D
BD
题组四　放射性同位素及其应用
解析　同位素有相同的质子数，不同的质量数，故A错误；同位素有相同的化学性质，故B正确；半衰期与原子的物理、化学状态无关，故C错误；P为放射性同位素，可用作示踪原子，故D正确。
C
10.在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是(　　)
A.应该用α射线探测物体的厚度
B.应该用γ粒子放射源制成“烟雾报警器”
C.放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异
D.医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素
解析　γ射线的穿透能力最强，应该用γ射线探测物体的厚度，故A错误；因为α粒子的电离作用强，所以应该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”，故B错误；γ光子的穿透能力最强，从而使种子的遗传基因发生变异，故C正确；人体长时间接触放射线会影响健康，所以医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较短的放射性同位素，故D错误。
B
综合提升练
11.一个静止的铀核，放射一个α粒子而变为钍核，在匀强磁场中的径迹如图所示，则正确的说法是(　　)
A.1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹
B.1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹
C.3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹
D.3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹
A
培优加强练

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