1、第第 2 2 节节 放射性元素的衰变放射性元素的衰变 1.(2019 安徽滁州市沙河镇中学月考)14C 测年法是利用 14C 衰变规律对古生物进 行年代测定的方法。 若以横坐标 t 表示时间， 纵坐标 m 表示任意时刻 14C 的质量， m0为 t0 时 14C 的质量。 如图所示四幅图中能正确反映14C 衰变规律的是( ) 解析 14C 衰变过程中每经过一个半衰期，质量减少为原来的一半，故其质量减 少得越来越慢，故选项 C 正确。 答案 C 2.人们在海水中发现了放射性元素钚(239 94Pu)。 239 94Pu 可由铀 239(239 92U)经过 n 次 衰 变而产生，则 n 为( )
2、 A.2 B.239 C.145 D.92 解析 衰变规律是质量数不变，质子数增加 1，239 94Pu 比239 92U 质子数增加 2，所 以发生了 2 次 衰变，选项 A 正确。 答案 A 3.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 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
3、变只可能同时产生射线和射线，或射线和射线，选 项 A 错误，D 正确；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，选项 B 错误；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，选项 C 错误。 答案 D 4.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A ZX 经过 6 次 衰变后成为253100Fm，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.124，265 C.112，265 D.11
4、2，277 解析 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，因此选项 A、B、C 错误，D 正确。 答案 D 5.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，X2O 与 F2发 生化学反应 2X2O2F2=4XFO2之后，XF 的半衰期为( ) A.2 天 B.4 天 C.8 天 D.16 天 解析 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，选项 A、B、D 错误，C 正确。 答案 C 6. (多选)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生了衰变，得到两条如
5、图 1 所 示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向。不计放出的光子的能量，则下 列说法正确的是( ) 图 1 A.发生的是 衰变，b 为 粒子的径迹 B.发生的是 衰变，b 为 粒子的径迹 C.磁场方向垂直于纸面向外 D.磁场方向垂直于纸面向内 答案 AD 7.一块氡 222 放在天平的左盘时，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 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2
6、22 86Rn 218 84Po42He，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。故选项 A、B、C 错误，D 正确。 答案 D 8.(多选)某原子核的衰变过程 A B C，下列说法正确的是( ) A.核 C 比核 A 的质子数少 1 B.核 C 比核 A 的质量数少 5 C.原子核为 A 的中性原子的电子数比原子核为 B 的中性原子的电子数多 2 D.核 C 比核 B 的中子数少 2 解析 由衰变方程可写出关系式xyA x y1B x4 y1C 可得选项 A、D 正确。 答
7、案 AD 9.(多选)天然放射性元素232 90Th(钍)经过一系列 衰变和 衰变之后，变成208 82Pa(铅)。下列说法正确的是( ) A.衰变的过程共有 6 次 衰变和 4 次 衰变 B.铅核比钍核少 8 个质子 C. 衰变所放出的电子来自原子核核外轨道 D.钍核比铅核多 24 个中子 解析 由于 衰变不会引起质量数的减少， 故可先根据质量数的减少确定 衰变 的次数为：x232208 4 6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定 衰 变的次数应满足：2xy90828，y2x84。钍 232 核中的中子数为 232 90142，铅 208 核中的中子数为 20882126，所以钍核比铅
8、核多 16 个中 子，铅核比钍核少 8 个质子。由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以 衰变所放出的电子来自原子核内，所以选项 A、B 正确。 答案 AB 10.(多选)放射性元素钋(210 84Po)发生 衰变，其半衰期是 138 天，衰变方程为210 84 PoX42He，则下列说法正确的是( ) A.X 原子核含有 124 个中子 B.X 原子核含有 206 个核子 C. 射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的 D.100 g 的210 84Po 经 276 天，已衰变的质量为 75 g 解析 根据电荷数守恒和质量数守恒得，X 的电荷数为 82，质量数为 206，则中
9、 子数为 20682124。故选项 A、B 正确；衰变发出的 射线是伴随着 衰变产 生的。故选项 C 错误；根据 mm0 1 2 t 知 100 g 的210 84Po 经 276 天，已衰变的质量 为 75 g，故选项 D 正确。 答案 ABD 11.若核反应堆发生泄漏， 铯 137(137 55Cs)对环境的影响最大， 其半衰期约为 30 年。 (1)请写出铯 137(137 55Cs)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137 5
10、5Cs137 56Ba 0 1e。 (2)由半衰期公式 N余N0 1 2 t T知，经历了 3 个半衰期，即 90 年，剩余1 8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)137 55Cs 137 56Ba 0 1e (2)2016 12.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个 粒子，结果得到一 张两个相切圆的径迹照片(如图 2 所示)，今测得两个相切圆半径之比 r1r2 144。求： 图 2 (1)这个原子核原来所含的质子数是多少？ (2)图中哪一个圆是 粒子的径迹？(说明理由) 解析 (1)设衰变后新生核的电荷量为 q1， 粒子
11、的电荷量为 q22e， 它们的质量 分别为 m1和 m2，衰变后的速度分别为 v1和 v2， 所以原来原子核的电荷量 qq1q2。 根据轨道半径公式有r1 r2 m1v1 Bq1 m2v2 Bq2 m1v1q2 m2v2q1 又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则 m1v1m2v2 以上三式联立解得 q90e。 即这个原子核原来所含的质子数为 90。 (2)因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道 2 是 粒 子的径迹，圆轨道 1 是新生核的径迹。 答案 (1)90 (2)见解析 13.天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(234 90Th)和另一个原子核。 (1)请
12、写出衰变方程； (2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为 v，衰变产生的钍(234 90Th)核的速度为v 2，且与铀 核速度方向相同，试估算产生的另一种新核的速度。 解析 (1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，有 238 92U234 90Th42He。 (2)由(1)知新核为氦核，设一个核子的质量为 m，则氦核的质量为 4m、铀核的质 量为 238m、钍核的质量为 234m，氦核的速度为 v， 由动量守恒定律，得 238mv234m v 24mv， 解得 v121 4 v，方向与铀核速度方向相同。 答案 (1)238 92U234 90Th42He (2)121 4 v，方向与铀核速度方向相同