1、第三節(jié)放射性同位素學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道什么是核反應(yīng)，能夠熟練寫出核反應(yīng)方程.2.知道什么是同位素、放射性同位素和人工放射性同位素.3.了解放射性同位素在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，知道射線的危害及防護(hù)一、核反應(yīng)導(dǎo)學(xué)探究1核反應(yīng)的實質(zhì)是什么？它符合哪些規(guī)律？答案(1)它的實質(zhì)就是將一種原子核在粒子的轟擊之下轉(zhuǎn)變成一種新的原子核，并產(chǎn)生新的粒子(2)在轉(zhuǎn)變過程中符合質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒規(guī)律2如何實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變？常見的人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)有哪些？答案(1)人為地用粒子、質(zhì)子、中子或光子去轟擊一些原子核，可以實現(xiàn)原子核的轉(zhuǎn)變(2)常見的人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)有：a盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：NHeOHb查德威克發(fā)現(xiàn)中子：BeH

2、eCnc居里夫婦人工制造同位素：HeAlnPP具有放射性：PSie.知識梳理1核反應(yīng)：利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轟擊原子核，以產(chǎn)生新的原子核，這個過程叫做核反應(yīng)2核反應(yīng)的實質(zhì)：以基本粒子(粒子、質(zhì)子、中子等)為“炮彈”去轟擊原子核(靶核X)，從而促使原子核發(fā)生變化，生成了新原子核(Y)，并放出某一粒子3原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)(1)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：NHeOH(2)1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：BeHeCn(3)1934年約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程：AlHePn；PSie.4人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變的比較(1)不同點原子核的

3、人工轉(zhuǎn)變，是一種核反應(yīng)，是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生，而衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理、化學(xué)條件的影響(2)相同點人工轉(zhuǎn)變與衰變過程一樣，在發(fā)生的過程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒；反應(yīng)前后粒子總動量守恒即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒()(2)核反應(yīng)是用粒子轟擊原子核，利用粒子與原子核的碰撞將原子核打開()(3)盧瑟福利用粒子轟擊鈹并發(fā)現(xiàn)了中子()(4)原子核的人工轉(zhuǎn)變，需要一定的裝置和人為條件，不是原子核的自發(fā)變化()二、放射性同位素1同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子，互稱同位素2放射性同位素：具有放射性的同位素，叫做放

4、射性同位素3約里奧居里夫婦在用粒子轟擊鋁箔時發(fā)現(xiàn)正電子的核反應(yīng)方程為：AlHePn，PSie，其中P是P的一種放射性同位素三、放射性同位素的應(yīng)用1利用放射性同位素放出的射線可進(jìn)行探傷、消除靜電、培育良種、治療癌癥2放射性同位素可以作為示蹤原子3利用元素的半衰期可推斷地層或古代文物的年代想一想醫(yī)學(xué)上做射線治療用的放射性元素，應(yīng)用半衰期長的還是短的？為什么？答案半衰期短的因為半衰期短的放射性廢料容易處理4放射線的危害及防護(hù)(1)射線具有很強的電離作用，但穿透能力很弱；(2)射線有較強的穿透能力，但電離作用較弱；(3)射線電離作用最小，穿透能力很強輻射防護(hù)的基本方法有：時間防護(hù)、距離防護(hù)和屏蔽防護(hù)即

5、學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)放射性同位素P，既可以通過核反應(yīng)人工獲得，也可以從自然界中獲得()(2)用射線照射食品可以殺死使食物腐敗的細(xì)菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期()一、核反應(yīng)及核反應(yīng)方程1核反應(yīng)的條件用粒子、質(zhì)子、中子，甚至用光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變2核反應(yīng)的規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒3人工轉(zhuǎn)變與衰變的比較(1)不同點：人工轉(zhuǎn)變是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生；而衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理、化學(xué)條件的影響(2)相同點：人工轉(zhuǎn)變與衰變過程一樣，在發(fā)生過程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒例1完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中_是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，_是發(fā)現(xiàn)中子的

6、核反應(yīng)方程(1)NnC_(2)NHeO_(3)Bn_He(4)BeHe_n(5)FeHCo_答案見解析解析(1)NnCH(2)NHeOH(3)BnLiHe(4)BeHeCn(5)FeHCon其中發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程是(2)，發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是(4)書寫核反應(yīng)方程時要注意：(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；(2)中間用箭頭，不能寫成等號；(3)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中，一般會發(fā)生質(zhì)量的變化二、放射性同位素及其應(yīng)用1放射性同位素的分類(1)天然放射性同位素(2)人工放射性同位素2放射性同位素的主要作用(1)工業(yè)部門使用射線測厚度利用射線的穿透特性(2)農(nóng)業(yè)應(yīng)用射線使種子

7、的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細(xì)菌、抑制蔬菜發(fā)芽、延長保存期等(3)做示蹤原子利用放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)(4)醫(yī)學(xué)上利用射線的高能量治療癌癥例2(多選)關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法正確的是()A利用射線使空氣電離，把靜電荷導(dǎo)走B利用射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加C利用射線來治療肺癌、食道癌等疾病D利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，作為示蹤原子答案BD1用射線來測量厚度，一般不選取射線是因為其穿透能力太差，更多的是選取射線，也有部分選取射線的2給病人治療癌癥、培育優(yōu)良品種、延長食物保存期一般選取射線3使用射線時安全是第一位的1盧瑟福通過實驗首

8、次實現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，其核反應(yīng)方程為：HeNOH，下列說法錯誤的是()A盧瑟福通過該實驗提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型B實驗中是用粒子轟擊氮核C盧瑟福通過該實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子D原子核在人工轉(zhuǎn)變的過程中，電荷數(shù)一定守恒答案A解析盧瑟福用粒子轟擊金箔散射的實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯誤；用粒子轟擊氮核首次實現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故B、C正確；核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的，故D正確2(多選)關(guān)于放射性同位素，以下說法正確的是()A放射性同位素與放射性元素一樣，都具有一定的半衰期，衰變規(guī)律一樣B放射性同位素衰變可生成另一種新元素C放射性同位素只能是天然衰變時產(chǎn)生的，不能用人工方法制

9、得D以上說法均不對答案AB解析放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化學(xué)因素的影響，衰變后形成新的原子核，選項A、B正確；大部分放射性同位素都是人工轉(zhuǎn)變后獲得的，C、D錯誤3下面列出的是一些核反應(yīng)方程：PSiX，BeHBY，HeHeLiZ，其中()AX是質(zhì)子，Y是中子，Z是正電子BX是正電子，Y是質(zhì)子，Z是中子CX是中子，Y是正電子，Z是質(zhì)子DX是正電子，Y是中子，Z是質(zhì)子答案D解析依據(jù)核反應(yīng)方程的兩個基本規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，即可得出選項D正確4用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發(fā)現(xiàn)，天然的放射性同位素只不過40多種，而今天人工制造的放射性同位素已達(dá)1 000多種，每

10、種元素都有放射性同位素放射性同位素在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用(1)帶電的驗電器在射線照射下電荷會很快消失其原因是()A射線的貫穿作用B射線的電離作用C射線的物理、化學(xué)作用D以上三個選項都不是(2)在我國首先用人工方法合成牛胰島素時，需要證明人工合成的牛胰島素結(jié)晶跟天然牛胰島素的結(jié)晶是同一種物質(zhì)，為此曾采用放射性同位素14C做_答案(1)B(2)示蹤原子解析(1)因射線的電離作用，空氣中的與驗電器所帶電性相反的離子與之中和，從而使驗電器所帶電荷消失(2)把摻入14C的人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素混合在一起，經(jīng)過多次重新結(jié)晶后，得到了放射性14C分布均勻的牛胰島

11、素結(jié)晶，這就證明了人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素完全融為一體，它們是同一種物質(zhì)這種把放射性同位素的原子摻到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運動、遷移，再用放射性探測儀器進(jìn)行追蹤，就可以知道放射性原子通過什么路徑，運動到了哪里，是怎樣分布的，從而可以了解某些不容易查明的情況或規(guī)律人們把具有這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子一、選擇題(15題為單選題，69題為多選題)1在下列四個核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子HX1HenNHeOX2BeHeCX3 MgHeAlX4則以下判斷中正確的是()AX1是質(zhì)子 BX2是中子CX3是電子 DX4是質(zhì)子答案D解析根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，X

12、1為H，A錯；X2為H，B錯；X3為n，C錯；X4為H，D對2用高能Kr轟擊Pb，釋放出一個中子后，生成了一個新核，關(guān)于新核的推斷正確的是()A其質(zhì)子數(shù)為122 B其質(zhì)量數(shù)為294C其原子序數(shù)為118 D其中子數(shù)為90答案C解析核反應(yīng)方程為82PbKrnX，新核質(zhì)量數(shù)為293，質(zhì)子數(shù)為118，中子數(shù)為293118175，故正確選項為C.3醫(yī)學(xué)界通過14C標(biāo)記的C60發(fā)現(xiàn)一種C60的羧酸衍生物，在特定條件下可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，則14C的用途是()A示蹤原子 B電離作用C催化作用 D貫穿作用答案A解析用14C標(biāo)記C60來查明元素的行蹤，發(fā)現(xiàn)可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖

13、，因此14C的作用是做示蹤原子，故選項A正確4放射性在技術(shù)上有很多應(yīng)用，不同的放射源可用于不同目的下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射線元素射線半衰期釙210138天氡2223.8天 元素射線半衰期鍶9028年鈾238、4.5109年某塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當(dāng)?shù)姆派渚€來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻可利用的元素是()A釙210 B氡222 C鍶90 D鈾238答案C解析要測定聚乙烯薄膜的厚度，則要求射線可以穿透薄膜，因此射線不合適；另外，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，射線穿透作用最強，薄膜厚度不會影響射線穿透，所以只能選用射線，

14、而氡222半衰期太短，所以只有鍶90較合適5將威爾遜云室置于磁場中，一個靜止在磁場中的放射性同位素原子核P，放出一個正電子后變成原子核Si，如圖所示能近似地反映正電子和Si核軌跡的是()答案B解析把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個系統(tǒng)，衰變過程中系統(tǒng)的動量守恒，放出的正電子的方向跟Si核運動方向一定相反由于它們都帶正電荷，在洛倫茲力作用下一定形成兩個外切圓的軌道，C、D可排除因為洛倫茲力提供向心力，即qvBm，所以做勻速圓周運動的半徑為r.衰變時，放出的正電子與反沖核Si的動量大小相等，因此在同一個磁場中做圓周運動的半徑與它們的電荷量成反比，即.可見正電子運動的圓半徑較大6下列應(yīng)用中把放

15、射性同位素作為示蹤原子的是()A射線探傷儀B利用含有放射性I的油，檢測地下輸油管的漏油情況C利用Co治療腫瘤等疾病D把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用以檢測確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律答案BD解析射線探傷儀利用了射線的穿透能力，所以選項A錯誤利用含有放射性I的油，可以記錄油的運動蹤跡，可以檢查管道是否漏油，所以選項B正確利用Co治療腫瘤等疾病，利用了射線的穿透能力和高能量，所以選項C錯誤把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，可以記錄放射性元素的蹤跡，用以檢測確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律，所以選項D正確7下列核反應(yīng)或衰變方程中，符號“X”表示中子的是()A.BeHeCXB.HeOXC.HgnPt2HXD.

16、UNpX答案AC解析根據(jù)核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得A、C選項正確8一個質(zhì)子以1.0107 m/s的速度撞一個靜止的鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變成硅原子核已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍，則下列說法正確的是()A核反應(yīng)方程為AlHSiB核反應(yīng)方程為AlnSiC硅原子核速度的數(shù)量級為107 m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致D硅原子核速度的數(shù)量級為105 m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致答案AD解析由核反應(yīng)中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知A選項正確，B選項錯誤；由動量守恒定律求得硅原子核速度的數(shù)量級為105 m/s，即D選項正確，C選項錯誤9有關(guān)放射性同位素P的下列說

17、法，正確的是()A.P與X互為同位素B.P與其同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)C用P制成化合物后它的半衰期變長D含有P的磷肥釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對植物的影響答案BD解析同位素有相同的質(zhì)子數(shù)，所以選項A錯誤；同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，所以選項B正確；半衰期與元素屬于化合物或單質(zhì)沒有關(guān)系，所以P制成化合物后它的半衰期不變，選項C錯誤；含有P的磷肥由于衰變，可記錄磷的蹤跡，所以選項D正確二、非選擇題10在中子、質(zhì)子、電子、正電子、粒子中選出一個適當(dāng)?shù)牧Ｗ?，分別填在下列核反應(yīng)方程的橫線上(1)UTh_.(2)BeHeC_.(3)ThPa_.(4)PSi_.(5)U_SrXe10n.(6)NHeO_

18、.答案(1)He(2)n(3)e(4)e(5)n(6)H解析在核反應(yīng)過程中，遵循反應(yīng)前后電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律對參與反應(yīng)的所有基本粒子采用左下角(電荷數(shù))配平，左上角(質(zhì)量數(shù))配平未知粒子可根據(jù)其電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)確定如(1)電荷數(shù)為92902，質(zhì)量數(shù)為2382344，由此可知為粒子(He)，同理確定其他粒子分別為：中子(n)，電子(e)，正電子(e)，中子(n)，質(zhì)子(H)11如圖1所示是工廠利用射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖圖1(1)請簡述自動控制的原理；(2)如果工廠生產(chǎn)的是厚度為2 mm的鋁板，在、和三種射線中，哪一種對鋁板的厚度控制起主要作用？為什么？答案見解析解析(1)射線具有穿透本領(lǐng)，如果向前移動的鋁板的厚度有變化，則探測器接收到的射線的強度就會隨之變化，將這種變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎氲较鄳?yīng)的裝置，使之自動地控制圖中右側(cè)的兩個輪間的距離，達(dá)到自動控制鋁板厚度的目的(2)射線起主要作用，因為射線的貫穿本領(lǐng)很小，穿不過2毫米的鋁板；射線的貫穿本領(lǐng)很強，能穿過幾厘米的鉛板，2毫米左右的鋁板厚度發(fā)生變化時，透過鋁板的射線強度幾乎不發(fā)生變化；射線的貫穿本領(lǐng)較強，能穿過幾毫米厚的鋁板，當(dāng)鋁板厚度發(fā)生變化時，透過鋁板的射線強度變化較大，探測器可明顯地反映出這種變化，使自動化系統(tǒng)做出相應(yīng)的反應(yīng)121934年約