1、119.2 放射性元素的衰变课后提升作业 【基础达标练】1.由原子核的衰变可知 ( )A.放射性元素一次衰变就同时产生 射线和 射线B.放射性元素发生 衰变,产生的新核的化学性质不变C. 衰变说明原子核内部存在氦核D.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出 射线【解析】选 D。原子核发生衰变时,一次衰变只能是 衰变或 衰变,而不能同时发生 衰变和 衰变,发生衰变后产生的新核往往处于高能级,要向外以 射线的形式辐射能量,故一次衰变只可能同时产生 射线和 射线,或 射线和 射线,A 错,D 对;原子核发生衰变后,核电荷数发生了变化,变成了新核,故化学性质发生了变化,B 错
2、;原子核内的 2 个中子和 2 个质子能十分紧密地结合在一起,因此在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来,于是放射性元素发生了 衰变,C 错。2.科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时,发现所生成的超重元素的核 X经过 6 次 衰变后成为 Fm,由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是 ( )A.124,259 B.124,265C.112,265 D.112,277【解析】选 D。每次 衰变质量数减少 4,电荷数减少 2,因此该超重元素的质量数应是 277,电荷数应是 112,因此 A、B、C 错误,D 正确。3.放射性同位素钍 232 经 、 衰变会生成氡
3、,其衰变方程为 Th Rn+x+y,则 23290( )A.x=1,y=3 B.x=2,y=3C.x=3,y=1 D.x=3,y=2【解析】选 D。由衰变规律可知, 衰变不影响质量数,所以质量数的变化由 衰变的次数决定,由 Th 变为 Rn,质量数减少了 232-220=12,每一次 衰变质量数减少 4,因此 23290 22086 衰变次数为 3 次;3 次 衰变电荷数减少了 32=6 个,而现在只减少了 90-86=4 个,所以有 2 次 衰变(每次 衰变增加一个电荷数),故 x=3,y=2,故选 D。24.一个放射性原子核,发生一次 衰变,则它的 ( )A.质子数减少一个,中子数不变B.
4、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。 衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子,故中子减少一个而质子增加一个。故 A、B、D 错,C 对。5.关于放射性元素的半衰期,以下说法中正确的是 ( )A.半衰期是指原子核中核子数减少一半所需的时间B.半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间C.半衰期是指原子核全部衰变所需时间的一半D.半衰期是指具有放射性的物体总质量减少一半所需的时间【解析】选 B。根据半衰期的定义可知,半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间,原子核发生衰变时原子核中的核子数并不是减少一半,A 错,B 对;原
5、子核经过一个半衰期,有一半的原子核发生了衰变,再经过一个半衰期剩余一半的原子核又有一半发生衰变,故一个半衰期不是全部衰变所需时间的一半,C 错;一个半衰期中原子核有半数发生衰变后变成新核,新核仍然留在物体中,发生衰变的元素质量减半,但物体质量并没有减半,D 错。6.新发现的一种放射性元素 X,它的氧化物 X2O 的半衰期为 8 天,X 2O 与 F2发生化学反应2X2O+2F2 4XF+O2之后,XF 的半衰期为 ( )A.2 天 B.4 天 C.8 天 D.16 天【解析】选 C。放射性元素的衰变快慢由原子核内部的自身因素决定,与原子核的化学状态无关,故半衰期不变仍为 8 天,A、B、D 错
6、,C 对。7.(多选)(2018永州高二检测)以下关于天然放射现象,叙述正确的是 ( )A.若使某放射性物质的温度升高,其半衰期将变短B. 衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C.在 、 这三种射线中, 射线的穿透能力最强, 射线的电离能力最强D.铀核 U)衰变为铅核 Pb)的过程中,要经过 8 次 衰变和 6 次 衰变E. 衰变的实质是原子核内 2 个质子和 2 个中子能紧密结合在一起,在一定条件下以一个整体从原子核中抛射出来,发生 衰变3【解析】选 C、D、E。半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间,由原子核的种类决定,与温度等外界因素无关,故 A 错误; 衰变的实质是原子核中的中子
7、转变成质子和电子,即电子来源于原子核,故 B 错误;在 、 这三种射线中, 射线是波长很短的电磁波,其穿透能力最强, 射线是氦原子核,带正电,故其电离能力最强,故 C 正确;铀核 U)衰变为铅核 Pb)的过程的方程为 U Pb+ He+ e,故 D 正确; 衰变的实质是原子核内两个质子和两个中子20682842结合成了一个 粒子的过程,E 正确。8.(2018 烟台高二检测)若核反应堆发生泄漏,铯 137 Cs)对环境的影响最大,其半衰期约为 30 年。(1)请写出铯 137 Cs)发生 衰变的核反应方程 已知 53 号元素是碘(I),56号元素是钡(Ba)。(2)泄漏出的铯 137 约要到公
8、元 年才会有 87.5%的原子核发生衰变。【解析】(1)发生 衰变的核反应方程为 Cs Ba e。 13755 13756(2)由半衰期公式 N 余 =N0( 知,经历了 3 个半衰期,即 90 年,剩余 的原子核没衰变,所以要到公元 2106 年才会有 87.5%的原子核发生衰变。答案:(1 Cs Ba e (2)210613756【能力提升练】1.关于半衰期,以下说法正确的是 ( )A.同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长B.升高温度可以使半衰期缩短C.氡的半衰期为 3.8 天,若有四个氡原子核,经过 7.6 天就只剩下一个D.氡的半衰期为 3.8 天,4 克氡原子核,经过 7.6
9、天就只剩下 1 克氡原子核【解析】选 D。放射性元素衰变的快慢由原子核内部的因素决定,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关,所以 A 和 B 错误;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,即某时刻衰变的可能性,因此,半衰期只适用于大量的原4子核,C 错误;一个半衰期中原子核有半数发生衰变后变成新核,7.6 天是氡的 2 个半衰期,因此剩余的氡核为 1 克,也就是说发生衰变的元素质量减半,但产生的新核仍留在物体内,物体质量并没有减半,D 正确。2.一块氡 222 放在天平的
10、左盘时,需要天平的右盘加 444 g 砝码,天平才能处于平衡,氡 222发生 衰变,经过一个半衰期以后,欲使天平再次平衡,应从右盘中取出的砝码为 ( )A.222 g B.8 g C.2 g D.4 g【解析】选 D。原有氡 222 共 444 g,经过一个半衰期后有 222 g 氡发生衰变,其衰变方程为Rn Po He,但是衰变后生成的钋 218 还在左盘,也就是说,经过一个半衰期只 22286 21884+42有 4 g 的 粒子从左盘放射出去,因此欲使天平再次平衡,右盘中只需取出 4 g 砝码。故A、B、C 错,D 正确。3.(多选)(2018武汉高二检测)放射性物质碘 131 的衰变方
11、程为 I Xe+Y。根 13153据有关放射性知识,下列说法正确的是 ( )A.Y 粒子为 粒子B.若 I 的半衰期大约是 8 天,取 4 个碘原子核,经 16 天就只剩下 1 个碘原子核了 13153C.生成的 Xe 处于激发态,放射 射线。 射线的穿透能力最强,电离能力也最强 13154D I 中有 53 个质子和 131 个核子E.如果放射性物质碘 131 处于化合态,也不会对放射性产生影响【解析】选 A、D、E。根据衰变过程中质量数和电荷数守恒,Y 粒子为 粒子,故 A 正确;半衰期是一个统计规律,只对大量的原子核才适用,对少数原子核是不适用的,所以若取 4 个碘原子核,经 16 天剩
12、下几个碘原子核无法预测,故 B 错误;生成的 Xe 处于激发态,还会放 13154射 射线, 射线的穿透能力最强, 射线是高能光子,即高能电磁波,它是不带电的,所以 射线的电离作用很弱,故 C 错误 I 中有 53 个质子,131 表示质量数即核子数,故 D 正确;半衰期由放射性元素本身决定,与外部环境和所处状态无关,故 E 正确。4.足够强的匀强磁场中有一个原来静止的氡核 Rn,它放射出一个 粒子后变为 Po 22286核。假设放出的 粒子运动方向与磁场方向垂直,求:(1) 粒子与 Po 核在匀强磁场中的径迹圆半径之比,画出它们在磁场中运动轨迹的示意图。5(2) 粒子与 Po 核两次相遇的时
13、间间隔与 粒子运动周期的关系(设质子和中子的质量相等)。(3)若某种放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生 衰变,则 粒子和反冲核在磁场中运动轨迹的示意图与上述 衰变轨迹示意图有何不同?【解析】(1)氡核经 衰变的核反应方程为 Rn Po He。衰变的极短过程系统动量 22286 21884+42守恒,设 粒子速度方向为正,则由动量守恒定律得 0=m v -mPovPo,即m v =mPovPo。 粒子与反冲核在匀强磁场中,洛伦兹力提供 粒子做匀速圆周运动的向心力 qvB=m ,r= ,故 = = = ,示意图如图所示。v2 1 842421(2)它们在磁场中运动的周期 T= = ,它们的周期之比为 = =2 = ,即 109T =84TPo,这样 粒子转 109 圈 ,Po 核转 84 圈,两者才相遇。所以,842 84109粒子与 Po 核两次相遇的时间间隔 t=109T 。(3)若放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生 衰变,则 粒子和反冲核衰变过程仍符合动量守恒定律,它们也在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,但由于 粒子带负电,反冲核带正电,它们运动方向相反,但受的洛伦兹力方向相同,所以它们的轨迹圆是内切的,且 粒子的轨迹半径大于反冲核的轨迹半径,其运动轨迹的示意图如图所示。答案:(1)421 图见解析 (2)t=109T (3)见解析
