1、学案2放射性衰变学案3放射性的应用、危害与防护目标定位 1.了解什么是放射性和天然放射性并知道三种射线的种类和性质.2.知道两种衰变的规律，能熟练写出衰变方程.3.了解半衰期的概念及有关计算.4.知道放射性的应用、危害与防护一、对三种射线的理解 问题设计11896年法国科学家贝克勒尔发现了放射性元素自发地发出射线的现象，即天然放射现象那么哪些元素能够放出射线呢？放射性物质发出的射线有哪些种类？答案原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线放射性物质发出的射线有三种：射线、射线、射线2三种射线的本质是什么？有哪些特点呢？答案见要点提炼要点提炼三种射
2、线及其特征种类射线射线射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2ee0质量4mp mp1.671027 kg静止质量为零速度0.1c0.99cc在电场或磁场中偏转与射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱用一张铝箔或一层裹底片的黑纸就能挡住强在空气中可以走几十米远不能透过几毫米厚的铝片极强穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土电离作用很强较弱很弱二、衰变实质及次数的计算1放射性衰变：放射性元素是不稳定的，它们会自发地蜕变为另一种元素，同时放出射线，这种现象为放射性衰变2衰变：XYHe举例：UThHe.3衰变：XAZ1Ye.举例：ThPae.4射线是在或衰变过程中伴随而生的，且粒子是不带电
3、的粒子，因此射线并不影响原子核的电荷数5由电荷数守恒和质量数守恒确定衰变次数设放射性元素X经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为XYn Hem01e.根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程AA4n，ZZ2nm.三、半衰期1半衰期定义：放射性元素有半数发生衰变所需的时间称为该元素的半衰期2对于同一种元素，其半衰期是一定的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期不同，有的差别很大3半衰期是一种统计规律对于大量的原子核发生衰变才具有实际意义，而对于少量的原子核发生衰变，该统计规律不再适用4半衰期公式N余N原()，m余m原()，其中为半衰期四
4、、放射性的应用、危害与防护1放射性的应用(1)利用射线的特性：射线带电、能量大、电离作用很强，可用来消除静电；由射线射穿薄物或经过薄物反射后的衰减程度可测定薄物的厚度与密度；射线穿透能力极强，可用来透视、探伤；射线对生物组织会产生物理、化学的效应，可用来培育良种，杀死癌细胞(2)作为示踪原子：把放射性同位素的原子及其化合物掺到其他物质中，以了解放射性同位素在其他物质中的位置、数量、运动和迁移情况(3)利用衰变特性：在考古学中，可以利用测定发掘物中14_6C放射性元素的含量，来确定它的年代(4)其他应用：在地质学上，利用射线勘探矿藏2放射性的危害与防护在自然界中，存在于人体身边的放射性来源众多放
5、射性对人体组织造成的伤害将导致细胞损伤，甚至破坏人体DNA的分子结构防护的基本方法有：(1)距离防护；(2)时间防护；(3)屏蔽防护；(4)仪器监测一、三种射线的性质例1图1中P为放在匀强电场中的天然放射源，其发射的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是()图1Aa为射线、b为射线Ba为射线、b为射线Cb为射线、c为射线Db为射线、c为射线解析由题图可知电场线方向向右，射线带正电所受电场力方向与电场线方向一致，故射线向右偏转，即c为射线射线带负电所受电场力方向与电场线方向相反，故射线向左偏转，即a为射线射线不带电不发生偏转，即b为射线故选项B、C正确答案BC二、对衰变的理解例2
6、 U核经一系列的衰变后变为Pb核，问：(1)一共经过几次衰变和几次衰变？(2)Pb与U相比，质子数和中子数各少了多少？(3)写出这一衰变过程的方程解析(1)设U衰变为Pb经过x次衰变和y次衰变由质量数守恒和电荷数守恒可得2382064x92822xy联立解得x8，y6即一共经过8次衰变和6次衰变(2)由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次衰变中子数减少1，而质子数增加1，故Pb较U质子数少10，中子数少22.(3)衰变方程为UPb8He6e答案(1)8次衰变和6次衰变(2)1022(3)UPb8He6e三、对半衰期的理解及有关计算例3放射性元素氡(Rn)经衰变成为钋(Po)，半衰
7、期约为3.8天，但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素Rn的矿石，其原因是()A目前地壳中的Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B在地球形成的初期，地壳中元素Rn的含量足够高C当衰变产物Po积累到一定量以后，Po的增加会减慢Rn的衰变进程D.Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期解析元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关，C、D错；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，故A对，B错答案A针对训练放射性元素Rn的半衰期为3.8天某块矿石中
8、含有质量为m的Rn，经过11.4天后，该矿石中Rn的含量大约还有()A. B.C. D.答案B解析11.4天为三个半衰期由m余m()3知，B正确四、放射性的应用、危害与防护例4关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有()A放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的B利用射线的穿透性可以为金属探伤，也能进行人体透视C用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种D用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害解析利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离作用，使空气分子电离成为导体，将静电消除射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行
9、人体透视作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种用射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量答案D1(对射线的理解)天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图2所示，由此可推知()图2A来自于原子核外的电子B的电离作用最强，穿透能力最弱C的电离作用较强，穿透能力较强D的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子答案BCD解析三种射线的特点：射线是He原子核，电离作用最强，穿透能力最弱；射线是e，电离作用较强，穿透能力较强；射线是光子，不带电，电离作用最弱，穿透能力最强三种射线都来自于原子核故B、C、D正确2(对衰变的理解)原子核92U经放射性衰变变为
10、原子核90Th，继而经放射性衰变变为原子核91Pa，再经放射性衰变变为原子核92U.放射性衰变、和依次为()A衰变、衰变和衰变B衰变、衰变和衰变C衰变、衰变和衰变D衰变、衰变和衰变答案A解析92U90Th，质量数少4，电荷数少2，说明为衰变；Th91Pa，质子数加1，说明为衰变；91Pa92U，质子数加1，说明为衰变3(半衰期的应用)放射性同位素Na的样品经过6小时还剩下没有衰变，它的半衰期是()A2小时 B1.5小时C1.17小时 D0.75小时答案A解析放射性元素衰变一半所用的时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下，再经一个半衰期这又会衰变一半，只剩，所以题中所给的6小时为三个半
11、衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期是2小时4(放射性同位素的应用)用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失其原因是()A射线的贯穿作用B射线的电离作用C射线的物理、化学作用D以上三个选项都不是图3(2)图3是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在、三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是_射线答案(1)B(2)解
12、析(1)因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失(2)射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为1毫米的铝板，因而探测器不能探测，射线穿透物质的本领极强，穿透1毫米厚的铝板和几毫米厚的铝板打在探测器上很难分辨射线也能够穿透1毫米甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后射线中的电子运动状态不同，探测器容易分辨题组一对三种射线的理解1下列说法中正确的是()A衰变放出的电子来自组成原子核的电子B衰变放出的电子来自原子核外的电子C衰变说明原子核中含有粒子D射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波答案D2如图1所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小
13、孔水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是()图1A打在图中a、b、c三点的依次是射线、射线和射线B射线和射线的轨迹是抛物线C射线和射线的轨迹是圆弧D如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b答案C解析由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中粒子所受的洛伦兹力向上，粒子所受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧由于粒子速度约是光速的，而粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，本题选C.3如图2所示为查德威克实验示意图，用天然放射性元素钋(Po)放射的射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B，经研
14、究知道()图2AA为中子，B为质子BA为质子，B为中子CA为射线，B为中子 DA为中子，B为射线答案A解析不可见射线A，轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见射线应该是中子题组二对衰变的理解4对天然放射现象，下列说法中正确的是()A粒子带正电，所以射线一定是从原子核中射出的B粒子带负电，所以射线有可能是核外电子C粒子是光子，所以射线有可能是由原子发光产生的D射线、射线、射线都是从原子核内部释放出来的答案AD解析衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，射线是伴随衰变和
15、衰变而产生的所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的5“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(Pu)，这种钚239可由铀239(U)经过n次衰变产生，则n为()A2 B239 C145 D92答案A解析衰变规律是质量数不变，质子数增加1.Pu比U质子数增加2，所以发生2次衰变，A对6最近几年，科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.1996年，科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核X经过6次衰变后的产物是Fm.由此可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是()A124
16、、259 B124、265C112、265 D112、277答案D解析题中的核X经过6次衰变后成为Fm，Fm的电荷数为100，质量数为253，每发生一次衰变质量数减少4，电荷数减少2.由质量数和电荷数守恒有A46253277，Z26100112，所以选项D正确7氪90(Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(Zr)，这些衰变是()A1次衰变，6次衰变B4次衰变C2次衰变D2次衰变，2次衰变答案B解析解法一推理计算法根据衰变规律，衰变不影响原子核的质量数，发生一次衰变，质子数增加1；发生一次衰变，质量数减少4，质子数减少2.Kr衰变为Zr，质量数不变，故未发生衰变；质子数增加4，
17、一定是发生了4次衰变解法二列方程求解设Kr衰变为Zr，经过了x次衰变，y次衰变，则有KrZrxHeye由质量数守恒得90904x由电荷数守恒得36402xy解得x0，y4，即只经过了4次衰变，选项B正确题组三半衰期的理解和有关计算8下列关于放射性元素的半衰期的几种说法中正确的是()A同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用D氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核答案C解析放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关
18、，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素，故A、B错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用，故C对，D错9碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有()A.B.C.D.答案C解析经过n个半衰期剩余碘131的含量mmn.因32天为碘131的4个半衰期，故剩余碘131含量：mm4，选项C正确10碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰期为8天(1)碘131核的衰变方程：53I_(衰变后的元素用X表示)(2)大量碘131原子经过_天75%的碘131核发生了衰变答案(1)54X01e(2)16解析(1)根据衰变过程电荷数守恒
19、与质量数守恒可得衰变方程：53I54X01e；(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余，即有75%核的原子发生衰变，故经过的时间为16天题组四放射性的应用11有关放射性同位素P的下列说法，正确的是()A.P与X互为同位素B.P与其同位素有相同的化学性质C用P制成化合物后它的半衰期变长D含有P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响答案BD解析同位素有相同的质子数，选项A错误同位素有相同的化学性质，选项B正确半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，P制成化合物后它的半衰期不变，选项C错误含有P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确12下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是()A射线探伤仪B利用含有放射性I的油，检测地下输油管的漏油情况C利用Co治疗肿瘤等疾病D把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律答案BD解析射线探伤仪利用了射线的穿透能力，选项A错误利用含有放射性I的油，可以记录油的运动踪迹，可以检查管道的漏油情况，选项B正确利用Co治疗肿瘤等疾病，利用了射线的穿透能力和高能量，选项C错误把含有放射性元素的肥料施给农作物，可以记录放射性元素的踪迹，用以检测确定农作物吸收养分的规律，选项D正确
