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第五章
课时2　放射性元素的衰变
原子核
核心 目标 1．了解原子核的衰变，会正确书写衰变方程．知道半衰期及其统计意义．
2．根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程．知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及防护．
必备知识 记忆理解
要点
1
原子核的衰变
1．定义：原子核自发地放出_________或_________，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种__________．我们把这种变化称为原子核的衰变．
2．分类
(1) α衰变：放出_________的衰变．如：Th＋________．
(2) β衰变：放出_________的衰变．如：Pa＋_______．
α粒子
β粒子
原子核
α粒子
He
β粒子
e
3．衰变规律
(1) 原子核衰变时__________和__________都守恒．
(2) γ射线伴随_________或_________产生．
特别提醒：原子核衰变时质量数守恒，但不是质量守恒，有质量减少(也叫质量亏损)．
电荷数
质量数
α衰变
β衰变
要点
2
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．
3．不同的放射性元素，半衰期________，甚至差别非常大．
特别提醒：半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核没有意义．
半数
核内部自身
不同
要点
3
核反应
1．原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．
2．举例：O＋_______．这是发现________的方程，是人类第一次实现的原子核的人工转变．
3．特点：在核反应中，__________守恒、__________守恒．
H
质子
质量数
电荷数
要点
4
放射性同位素及其应用
1．具有__________的同位素，被称为放射性同位素．
2．放射性同位素的应用
(1) 射线测厚仪：可以使用放射性同位素发出的射线测厚度．
(2) 放射治疗．
(3) 培优、保鲜．
(4) 示踪原子：一种元素的各种同位素具有__________化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后，可以探测出原子到达的位置．
放射性
相同的
要点
5
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水源、空气、用具等的污染．
有破坏作用
1．易错辨析
(1) 某个原子核发生α衰变时，核内的质子数减少2，而质量数减少4. (　　)
(2) 卢瑟福发现质子的过程，是原子核的人工转变过程． (　　)
(3) 医学用到的示踪原子可以是任何放射性物质． (　　)
(4) 原子核发生衰变后，变成了一种新的原子核． (　　)
(5) β衰变时放出的电子就是核外电子． (　　)
√
√
×
√
×
2．(2025·江苏宿迁期末)吸烟有害健康．香烟中含有放射性元素钋210，其衰变方程为Pb＋X，X会对肺组织造成损伤．则X是 (　　)
A．电子 B．光子
C．质子 D．α粒子
解析：根据质量数守恒，X的质量数为210－206＝4，根据电荷数守恒，X的电荷数为84－82＝2，所以X为α粒子．故选D．
D
把握考向 各个击破
对原子核衰变的理解
考向
1
1．衰变实质
(1) α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，并在一定条件下作为一个整体从原子核中抛射出来，实质是放出一个______原子核，产生α衰变．
①转化方程为He．
②α衰变方程通式为XYHe．每发生一次α衰变，新核质子数、中子数均减少2．
氦
(2) β衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个________，即β粒子放射出来．
①转化方程为nHe．
②β衰变方程通式为e．每发生一次β衰变，新核中子数减少1，质子数增加1．
(3) γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级．
电子
2．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，写出衰变方程为Y+He+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
解得n＝，m＝＋Z′－Z
由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．
(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．
　　　(2025·皖北协作区一模)中国科学院合肥物质科学研究院托卡马克核聚变实验装置在实验中成功实现了1 066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，这创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录．氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应方程为H→He+n+p，则 (　　)
A．x＝6 B．x＝2
C．y＝6 D．y＝4
1
A
解析：反应过程中其电荷数以及质量数是守恒的，故2x＝2×4＋2＋y，x＝2×2＋y，解得x＝6，y＝2．故选A．
　　　(2025·河北石家庄期末)如图所示，一个原子核X经图中所示的14次衰变，其中有m次α衰变、n次β衰变，生成稳定的原子核Y，则 (　　)
A．m＝8，n＝6
B．m＝6，n＝8
C．m＝4，n＝10
D．m＝2，n＝12
2
解析：衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒，则有238＝206＋4m＋n×0，92＝82＋2m－n，联立解得m＝8，n＝6，故选A．
A
半衰期的理解与应用
考向
2
1．半衰期的物理意义：表示放射性元素衰变的________．
2．半衰期公式：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，τ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，半衰期只适用于大量的原子核．
快慢
4．有关半衰期的两点提醒
(1) 半衰期是指放射性元素的原子核有________发生衰变所需的时间，而不是样本质量减少一半的时间．
(2) 经过n个半衰期，剩余原子核N剩＝N总．
半数
　　　(2025·江苏镇江期末)核污染水中的放射性元素锶Sr)会发生β衰变，半衰期为28.8年，则 (　　)
A．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
B．海水稀释不能改变锶的半衰期
C．秋冬气温逐渐变低时，锶的衰变速度会变慢
D．经过约57.6年，核污染水中的锶Sr)将全部衰变结束
3
解析：β衰变的本质是原子核内的一个中子转变成一个质子和一个电子，故A错误；半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故B正确，C错误；半衰期是原子核发生半数衰变所需的时间，经过57.6年，即两个半衰期，剩余锶为原来的四分之一，并没有完全衰变完，故D错误．
B
　　　(2025·合肥一中月考)2024年1月8日，一家中国公司宣布研制出微型原子能电池，利用镍63核同位素衰变技术和金刚石半导体，将原子能电池小型化、模块化、低成本化，新式核电池可以50年稳定发电，无需充电，无需维护，不产生外部辐射，其原理利用了镍63()会发生β衰变．已知镍63半衰期约为100年．下列说法中正确的是 (　　)
A．10 g放射性样品经过一个半衰期质量变为5 g
B．β粒子来源于绕核运转的核外电子
C．若电池在太空低温环境下工作，镍63半衰期会延长
D．衰变方程为e
4
D
解析：经过一个半衰期，是有半数的原子核发生衰变，并不是质量变为原来的一半，10 g放射性样品经过一个半衰期，剩余未衰变的放射性物质质量变为5 g，但衰变后的产物总质量并不为5 g，A错误；β粒子是原子核内的一个中子转化为一个质子时释放出的一个电子，不是来源于绕核运转的核外电子，B错误；半衰期由原子核本身的性质决定，与外界的物理、化学状态等因素无关，所以在太空低温环境下工作，镍 63半衰期不会延长，C错误；β衰变是原子核内的中子转化为质子同时释放出一个电子，镍63()发生β衰变，质子数增加 1 变为 29，质量数不变，衰变方程为e，D正确．
人工转变与放射性同位素的应用
考向
3
1．人工转变的特点：以高能微观粒子轰击原子核为标志，反应物中除有一个原子核外，还有一个入射粒子，如α粒子、质子、中子等．
(1) 原子核人工转变的三大发现
①1919年卢瑟福发现质子的核反应He→OH．
②1932年查德威克发现中子的核反应HeCn．
③1934年约里奥—居里夫妇发现放射性__________和__________的核反应
AlHe→nPSie．
同位素
正电子
(2) 人工转变核反应与衰变的比较
①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碰撞的结果，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，它不受物理和化学条件的影响．
②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．
2．放射性同位素的两类应用
(1) 利用它的________：α射线的电离作用，γ射线的贯穿本领和生物作用，β射线的贯穿本领．
(2) 作为____________：多数情况下用β射线，因为γ射线难以探测到．
射线
示踪原子
　　　(2025·合肥六中月考)幽门螺杆菌可产生高活性的尿素酶，当病人服用碳14标记的尿素后，胃中的尿素酶可将尿素分解为氨和碳14标记的CO2，通过分析呼气中标记的CO2的含量即可判断患者胃中幽门螺杆菌的存在．C半衰期是5 730年，而且大部分是β衰变(e)，其衰变方程为C→X＋β．则下列说法中正确的是 (　　)
A．原子核X为N
B．β粒子来自于原子核X
C．X和C的中子数相同
D．含C的化合物比单质C衰变得可能慢些
5
A
解析：原子核X的质量数为14，电荷数为7，为N，A正确；β粒子来自于原子核C中的中子转化为质子时放出的电子，B错误；X的中子数为7，C的中子数为8，则中子数不相同，C错误；原子核所处的状态不影响半衰期，则含C的化合物与单质C衰变的速度相同，D错误．
随堂内化 即时巩固
1．(2025·合肥期末)在核反应方程4X→Y+e和O＋X中，X和Y代表两种不同的原子核，则X核内的质子数为 (　　)
A．0 B．1
C．2 D．3
解析：设X核和Y核内的质子数分别为m和n，则根据核电荷数守恒有4m＝n＋2，7＋n＝8＋m，联立得m＝1，n＝2．故选B．
B
2．(2024·江门新会一中期末)人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚-238，利用能量转换装置将载能粒子(如α粒子、β粒子和γ射线)的能量转换为电能，钚-238的衰变方程为U＋X＋γ．钚-238的半衰期为87.7年，则下列说法中正确的是 (　　)
A．X具有很强的穿透能力
B．γ射线是由钚-238的核外电子从高能级向低能级跃迁时产生的
C．取10个钚-238，经过87.7年后还剩下5个钚-238
D．γ射线必须伴随着α或β射线产生
D
解析：根据质量数和电荷数守恒可推知X为α粒子，其穿透能力较弱，A错误；γ射线是由钚-238原子核由高能态向低能态跃迁时产生的，与核外电子无关，B错误；半衰期是针对大量放射性原子核的统计规律，对少数原子核不适用，C错误；γ射线必须伴随着α或β射线产生，D正确．课时2　放射性元素的衰变
考向1　对原子核衰变的理解
1. (2025·江苏南京五中期末)放射性同位素热电机是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受温度及宇宙射线的影响，使用寿命可达十几年.我国的火星探测车用放射性材料作为燃料，其原理为发生α衰变时将释放的能量转化为电能，衰变方程为→XHe，以Z和N分别表示X的电荷数和中子数，下列说法中正确的是(　　)
A. Z＝90，N＝142
B. Z＝92，N＝144
C. Z＝92，N＝142
D. Z＝90，N＝144
2. (2025·合肥八中月考)在核反应方程4X→Y＋e和 N＋YO＋X中，X和Y代表两种不同的原子核，则X核内的质子数为(　　)
A. 0 B. 1
C. 2 D. 3
3. (2025·江苏苏州期末)放射性元素 发生β衰变的半衰期为6 h，则(　　)
A. 衰变产物为
B. 发生β衰变的原因是强相互作用
C. 温度升高后，的半衰期可能变为5 h
D. β射线是电子流
考向2　半衰期的理解与应用
4. (2025·江苏南通期末)元素锶 89Sr具有放射性，对于质量为m0的 89Sr，经过时间t，衰变掉的 89Sr的质量为m，其 t图线如图所示，从图中可以得到 89Sr的半衰期为(　　)
A. 29.5 d B. 51.0 d
C. 54.8 d D. 60.0 d
5. (2024·安徽亳州期中)(多选)14C衰变为 14N，半衰期约为5 730年.已知植物存活期间，其体内 14C与 12C的比例不变，生命活动结束后，14C的比例会持续减少.现测量某古木样品中 14C的比例，发现正好是现代植物样品中14C比例的四分之一.则(　　)
A. 该古木生命活动结束的年代距今约11 460年
B. 再过约5 730年，该样品中的 14C将全部衰变殆尽
C. 14C衰变为 14N的本质是原子核内 nH
D. 改变样品测量环境的温度和压强，可以改变 14C的衰变快慢
考向3　人工转变与放射性同位素的应用
6. (2025·蚌埠一中月考)关于核反应方程X＋→＋，下列说法中正确的是(　　)
A. X是质子 B. X是中子
C. X是电子 D. 该反应是α衰变
7. (2025·河北师大附中)“心脏灌注显像”的检测技术是将含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉中，经40分钟后，对被检测者的心脏进行造影，血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达而无放射线射出.医生根据显像情况判断被检测者的心脏血管有无病变.若检测用的Tc是下表中的一种，则可能是(　　)
同位素 半衰期
95Tc 61天
96Tc 4.3天
97Tc 91天
99Tc 6.01小时
A. 95Tc B. 96Tc
C. 97Tc D. 99Tc
8. (2025·江南十校一模)2025年1月20日，在合肥科学岛，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置实现了千秒亿度高约束模式运行，表明我国在磁约束高温等离子体物理与工程技术研究方面走到了世界前列.下列关于原子核研究的说法中，正确的是(　　)
A. 汤姆孙发现电子后，提出了原子的核式结构模型
B. 卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子核内存在中子
C. 原子核的电荷数就是其核子数
D. HePn是原子核人工转变的核反应方程
9. 现代考古通过测量生物化石中放射性同位素碳14的量来确定生物的年代，碳14会发生β衰变，其半衰期为5 730年，下列说法中正确的是(　　)
A. C发生β衰变的方程是 CN
B. β衰变辐射出的电子来自于原子核内的质子转化为中子时产生的
C. 随着碳14原子的不断衰变，其半衰期将逐渐变短
D. 若测得一古木样本的 C含量为同规格活体植物的，则该古木距今约为11 460年
10. (2025·江苏连云港期末)火星车用放射性材料PuO2作为发电能源.材料中Pu元素是 Pu，其半衰期为87.7年，衰变方程为 Pu→＋X.下列说法中正确的是(　　)
A. X为中子
B. 是 的同位素
C. Pu核衰变为人工转变
D. 两个Pu原子衰变的时间间隔一定为87.7年
11. 核经一系列的衰变后变为Pb核.
(1) 一共经过几次α衰变和几次β衰变？
(2) Pb与U相比，质子数和中子数各少了多少？
(3) 综合写出这一衰变过程的方程.
课时2　放射性元素的衰变
1. C　解析：根据质量数守恒和电荷守恒定律，可知X的电荷数为92，质量数为234，电荷数等于质子数，质量数等于质子数加中子数，所以中子数为142，即Z＝92，N＝142，故选C.
2. B　解析：设X核和Y核内的质子数分别为m和n，则根据核电荷数守恒有4m＝n＋2，7＋n＝8＋m，联立得m＝1，n＝2.故选B.
3. D　解析：β衰变放出的粒子是电子，根据质量数和电荷数守恒可知，衰变产物为 ，A错误；发生β衰变的原因是弱相互作用，B错误；温度升高后，的半衰期不变，C错误；β射线是电子流，D正确.
4. B　解析：由－t图像可知，衰变掉的 89Sr的质量从m0变为m0，刚好衰变了一半的放射性元素，经历的时间为一个半衰期，则有T＝80.5 d－29.5 d＝51.0 d.故选B.
5. AC　解析：现测量某古木样品中14C的比例，发现正好是现代植物样品中14C比例的四分之一，即＝，根据N＝N0，可得t＝11 460年，即该古木生命活动结束的年代距今约两个半衰期11 460年，A正确；再过约一个半衰期5 730年，该样品中的 14C的比例为，B错误； 14C衰变为 14N的本质是原子核内 ，C正确；改变样品测量环境的温度和压强，不可以改变 14C的衰变快慢，D错误.
6. B　解析：根据电荷数、质量数守恒可知，X的电荷数为0，质量数为1，所以X是中子.故选B.
7. D　解析：由题意可知，检测用的Tc半衰期既不能太长，太长了对人体产生的伤害较大，但是也不能太短，太短了不能完成医疗检测，则99Tc最合适.故选D.
8. D　解析：卢瑟福提出了原子核式模型，A错误；查德威克在做α粒子轰击物的实验中发现了中子，B错误；原子核的电荷数就是核内的质子数，核子数等于中子数和质子数之和，C错误；是原子核人工转变的核反应方程，D正确.
9. A　解析：根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，发生β衰变的方程为，A正确；β衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时产生的，B错误；随着碳14原子的不断衰变，其半衰期保持不变，C错误；碳14会发生β衰变的半衰期为5 730年，若测得一古木样本的 C含量为同规格活体植物的，则该古木距今约为17 190年，D错误.
10. B　解析：发生衰变的核反应方程为 →，X为α粒子，属于α衰变，A、C错误； 是的质子数相等，质量数不相等，是同位素，B正确；半衰期具有统计学意义，对两个原子不适用，D错误.
11. (1) 8　6　(2) 22　(3) ＋8＋
解析：(1) 设 衰变为 经过x次α衰变和y次β衰变.由质量数守恒和电荷数守恒可得
238＝206＋4x
92＝82＋2x－y
联立解得x＝8，y＝6
即一共经过8次α衰变和6次β衰变
(2) 由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数减少1，而质子数增加1，故较质子数少10，中子数少22.
(3) 衰变方程为＋8＋课时2　放射性元素的衰变
核心 目标 1．了解原子核的衰变，会正确书写衰变方程．知道半衰期及其统计意义．
2．根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程．知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及防护．
要点梳理
要点1　原子核的衰变
1．定义：原子核自发地放出__α粒子__或__β粒子__，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种__原子核__．我们把这种变化称为原子核的衰变．
2．分类
(1) α衰变：放出__α粒子__的衰变．如：Th＋__He__．
(2) β衰变：放出__β粒子__的衰变．如：Pa＋__e__．
3．衰变规律
(1) 原子核衰变时__电荷数__和__质量数__都守恒．
(2) γ射线伴随__α衰变__或__β衰变__产生．
特别提醒：原子核衰变时质量数守恒，但不是质量守恒，有质量减少(也叫质量亏损)．
要点2　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．决定因素：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．不同的放射性元素，半衰期__不同__，甚至差别非常大．
特别提醒：半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核没有意义．
要点3　核反应
1．原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．
2．举例：O＋__H__．这是发现__质子__的方程，是人类第一次实现的原子核的人工转变．
3．特点：在核反应中，__质量数__守恒、__电荷数__守恒．
要点4　放射性同位素及其应用
1．具有__放射性__的同位素，被称为放射性同位素．
2．放射性同位素的应用
(1) 射线测厚仪：可以使用放射性同位素发出的射线测厚度．
(2) 放射治疗．
(3) 培优、保鲜．
(4) 示踪原子：一种元素的各种同位素具有__相同的__化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后，可以探测出原子到达的位置．
要点5　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__有破坏作用__．要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染．
即学即用
1．易错辨析
(1) 某个原子核发生α衰变时，核内的质子数减少2，而质量数减少4．(　√　)
(2) 卢瑟福发现质子的过程，是原子核的人工转变过程．(　√　)
(3) 医学用到的示踪原子可以是任何放射性物质．(　×　)
(4) 原子核发生衰变后，变成了一种新的原子核．(　√　)
(5) β衰变时放出的电子就是核外电子．(　×　)
2．(2025·江苏宿迁期末)吸烟有害健康．香烟中含有放射性元素钋210，其衰变方程为Pb＋X，X会对肺组织造成损伤．则X是(　D　)
A．电子 B．光子
C．质子 D．α粒子
解析：根据质量数守恒，X的质量数为210－206＝4，根据电荷数守恒，X的电荷数为84－82＝2，所以X为α粒子．故选D．
考向1　对原子核衰变的理解
1．衰变实质
(1) α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，并在一定条件下作为一个整体从原子核中抛射出来，实质是放出一个__氦__原子核，产生α衰变．
①转化方程为He．
②α衰变方程通式为XYHe．每发生一次α衰变，新核质子数、中子数均减少2．
(2) β衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个__电子__，即β粒子放射出来．
①转化方程为nHe．
②β衰变方程通式为e．每发生一次β衰变，新核中子数减少1，质子数增加1．
(3) γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级．
2．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，写出衰变方程为Y+He+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
解得n＝，m＝＋Z′－Z
由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．
(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．
　(2025·皖北协作区一模)中国科学院合肥物质科学研究院托卡马克核聚变实验装置在实验中成功实现了1 066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，这创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录．氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应方程为H→He+n+p，则(　A　)
A．x＝6 B．x＝2
C．y＝6 D．y＝4
解析：反应过程中其电荷数以及质量数是守恒的，故2x＝2×4＋2＋y，x＝2×2＋y，解得x＝6，y＝2．故选A．
　(2025·河北石家庄期末)如图所示，一个原子核X经图中所示的14次衰变，其中有m次α衰变、n次β衰变，生成稳定的原子核Y，则(　A　)
A．m＝8，n＝6 B．m＝6，n＝8
C．m＝4，n＝10 D．m＝2，n＝12
解析：衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒，则有238＝206＋4m＋n×0，92＝82＋2m－n，联立解得m＝8，n＝6，故选A．
考向2　半衰期的理解与应用
1．半衰期的物理意义：表示放射性元素衰变的__快慢__．
2．半衰期公式：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，τ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，半衰期只适用于大量的原子核．
4．有关半衰期的两点提醒
(1) 半衰期是指放射性元素的原子核有__半数__发生衰变所需的时间，而不是样本质量减少一半的时间．
(2) 经过n个半衰期，剩余原子核N剩＝N总．
　(2025·江苏镇江期末)核污染水中的放射性元素锶Sr)会发生β衰变，半衰期为28.8年，则(　B　)
A．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
B．海水稀释不能改变锶的半衰期
C．秋冬气温逐渐变低时，锶的衰变速度会变慢
D．经过约57.6年，核污染水中的锶Sr)将全部衰变结束
解析：β衰变的本质是原子核内的一个中子转变成一个质子和一个电子，故A错误；半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故B正确，C错误；半衰期是原子核发生半数衰变所需的时间，经过57.6年，即两个半衰期，剩余锶为原来的四分之一，并没有完全衰变完，故D错误．
　(2025·合肥一中月考)2024年1月8日，一家中国公司宣布研制出微型原子能电池，利用镍63核同位素衰变技术和金刚石半导体，将原子能电池小型化、模块化、低成本化，新式核电池可以50年稳定发电，无需充电，无需维护，不产生外部辐射，其原理利用了镍63()会发生β衰变．已知镍63半衰期约为100年．下列说法中正确的是(　D　)
A．10 g放射性样品经过一个半衰期质量变为5 g
B．β粒子来源于绕核运转的核外电子
C．若电池在太空低温环境下工作，镍63半衰期会延长
D．衰变方程为e
解析：经过一个半衰期，是有半数的原子核发生衰变，并不是质量变为原来的一半，10 g放射性样品经过一个半衰期，剩余未衰变的放射性物质质量变为5 g，但衰变后的产物总质量并不为5 g，A错误；β粒子是原子核内的一个中子转化为一个质子时释放出的一个电子，不是来源于绕核运转的核外电子，B错误；半衰期由原子核本身的性质决定，与外界的物理、化学状态等因素无关，所以在太空低温环境下工作，镍 63半衰期不会延长，C错误；β衰变是原子核内的中子转化为质子同时释放出一个电子，镍63()发生β衰变，质子数增加 1 变为 29，质量数不变，衰变方程为e，D正确．
考向3　人工转变与放射性同位素的应用
1．人工转变的特点：以高能微观粒子轰击原子核为标志，反应物中除有一个原子核外，还有一个入射粒子，如α粒子、质子、中子等．
(1) 原子核人工转变的三大发现
①1919年卢瑟福发现质子的核反应He→OH．
②1932年查德威克发现中子的核反应HeCn．
③1934年约里奥—居里夫妇发现放射性__同位素__和__正电子__的核反应
AlHe→nPSie．
(2) 人工转变核反应与衰变的比较
①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碰撞的结果，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，它不受物理和化学条件的影响．
②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．
2．放射性同位素的两类应用
(1) 利用它的__射线__：α射线的电离作用，γ射线的贯穿本领和生物作用，β射线的贯穿本领．
(2) 作为__示踪原子__：多数情况下用β射线，因为γ射线难以探测到．
　(2025·合肥六中月考)幽门螺杆菌可产生高活性的尿素酶，当病人服用碳14标记的尿素后，胃中的尿素酶可将尿素分解为氨和碳14标记的CO2，通过分析呼气中标记的CO2的含量即可判断患者胃中幽门螺杆菌的存在．C半衰期是5 730年，而且大部分是β衰变(e)，其衰变方程为C→X＋β．则下列说法中正确的是(　A　)
A．原子核X为N
B．β粒子来自于原子核X
C．X和C的中子数相同
D．含C的化合物比单质C衰变得可能慢些
解析：原子核X的质量数为14，电荷数为7，为N，A正确；β粒子来自于原子核C中的中子转化为质子时放出的电子，B错误；X的中子数为7，C的中子数为8，则中子数不相同，C错误；原子核所处的状态不影响半衰期，则含C的化合物与单质C衰变的速度相同，D错误．
1．(2025·合肥期末)在核反应方程4X→Y+e和O＋X中，X和Y代表两种不同的原子核，则X核内的质子数为(　B　)
A．0 B．1
C．2 D．3
解析：设X核和Y核内的质子数分别为m和n，则根据核电荷数守恒有4m＝n＋2，7＋n＝8＋m，联立得m＝1，n＝2．故选B．
2．(2024·江门新会一中期末)人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚-238，利用能量转换装置将载能粒子(如α粒子、β粒子和γ射线)的能量转换为电能，钚-238的衰变方程为U＋X＋γ．钚-238的半衰期为87.7年，则下列说法中正确的是(　D　)
A．X具有很强的穿透能力
B．γ射线是由钚-238的核外电子从高能级向低能级跃迁时产生的
C．取10个钚-238，经过87.7年后还剩下5个钚-238
D．γ射线必须伴随着α或β射线产生
解析：根据质量数和电荷数守恒可推知X为α粒子，其穿透能力较弱，A错误；γ射线是由钚-238原子核由高能态向低能态跃迁时产生的，与核外电子无关，B错误；半衰期是针对大量放射性原子核的统计规律，对少数原子核不适用，C错误；γ射线必须伴随着α或β射线产生，D正确．

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