例题 01 碳14的制备与后续衰变(原题)
题目
2025年3月国内首款碳-14核电池原型机“烛龙一号”研制成功,该电池利用碳-14衰变释放的能量发电。由于碳-14半衰期为5730年,该电池具有超乎寻常的使用寿命,制备碳-14的核反应方程:,碳—14的衰变方程:。下列说法正确的是( )
A.X为电子,Y为质子
B.Y是由碳-14原子核内的中子转化成质子时产生的
C.若在月球上使用该电池,环境温度变化太大,会影响碳-14的半衰期
D.若电池中的碳-14半数发生衰变就不能正常供电,则该电池的寿命约为2865年
答案与解析
选 B。制备式左侧 ,右侧碳14已有 ,剩余 为 的质子。后续衰变 不变,,所以题中 是 β⁻ 电子,不是质子,A 错。
β⁻ 电子在核内中子转成质子的过程中产生,B 对;原简式省略的反中微子若讨论能量分配仍需计入。普通月面温度变化不改变本题碳14半衰期,C 错。
按 D 自设的“母核半数衰变即失效”条件,时间就是一个题给半衰期 年,不是将半衰期再除2,D 错。这个假定寿命不能作为真实电池整机寿命。
本题结论
制备式 X 为质子,衰变式 Y 为电子;两个过程分别配平。