1、课后素养落实(十七)放射性同位素(建议用时：40分钟)题组一放射性同位素的应用114C发生放射性衰变为14N，半衰期约为5 700年已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一下列说法正确的是()A该古木的死亡时间距今约5 700年B12C、13C、14C具有相同的中子数C14C衰变为14N的过程中放出射线D增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变A设原来14C的质量为M0，衰变后剩余质量为M，则有MM0，因为剩余质量为原来的，故1，所以死亡时间距今为tT5 700年，A正确；12
2、C、13C、14C具有相同的质子数和不同的中子数，故B错误；14C衰变为14N的过程中，质量数没有变化，而核电荷数增加1，这是因为14C中的一个中子变成了一个质子和一个电子，放出射线，C错误；放射性元素的半衰期与其所处的物理环境以及化学环境无关，D错误2氢有三种同位素，分别是氕H、氘H、氚H，则下列说法正确的是()A它们的质子数相等B它们的核外电子数不相等C它们的核子数相等D它们的中子数相等A它们是氢的同位素，所以它们的质子数相等，故A正确；原子的核外电子数与质子数相等，所以它们的核外电子数相等，故B错误；核子数即为质子、中子的统称也为质量数，则它们的核子数不相等，故C错误；元素左上角数字为质
3、量数，左下角数字为质子数，所以它们的中子数分别为0、1、2，所以它们的中子数不相等，故D错误3(多选)放射性同位素钴60能放出较强的射线，其强度容易控制，这使得射线得到广泛应用下列选项中，属于射线应用的是()A医学上制成刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤B机器运转时常产生很多静电，用射线照射机器可将电荷导入大地C铝加工厂将接收到的射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制D用射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期AD射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误；射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存
4、期，对肿瘤细胞有很强的杀伤作用，故AD正确4(多选)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素O注入人体，O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像则根据PET原理判断下列表述正确的是()AO在人体内衰变方程是ONeB正、负电子湮灭方程是ee2C在PET中，O主要用途是作为示踪原子D在PET中，O主要用途是参与人体的新陈代谢ABC由题意知A、B正确；显像的原理是采集光子，即注入人体内的O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为光子，因此O主要用途是作为示踪原子，故C正确，D错误5(多选)人工放射性同位素被用作
5、示踪原子，主要是因为()A放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质B人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C半衰期与元素所处的物理、化学状态无关D放射性同位素容易制造ABC放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同的特点，也要利用衰变规律不受物理、化学状态变化的影响的特点，同时还要考虑放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期短得多，放射性废料容易处理，选项ABC正确，选项D错误6(多选)某医院利用放射线治疗肿瘤，被利用的放射源必须具备以下两个条件：(1)放出的射线有较强的穿透能力，能辐射到体内
6、肿瘤所在处；(2)能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如下表所示，关于在表中所列的四种同位素，下列说法正确的是()同位素钴60锶90锝99氡222放射线半衰期5年28年6小时3.8天A最适宜作为放疗使用的放射源应是钴60B最适宜作为放疗使用的放射源应是锶90C放射线的电离能力最强的放射源是锝99D放射线的电离能力最强的放射源是氡222AD钴60放出的射线穿透能力强，半衰期长，适合用作医学的放射源，选项A正确，B错误；射线电离能力最强，射线的电离能力最弱，氡222放出的是射线，选项C错误，D正确故选AD题组二射线的危害与防护7(多选)2017年6月6日，日本
7、原子能研究开发机构再次发生核泄漏事故，工作人员遭受核辐射，引发了人们对核辐射问题的重视核废料对人体和环境有严重危害的原因有()A铀、钚等核废料有放射性B铀、钚等核废料的半衰期很长C铀、钚等重金属有剧毒D铀、钚等核废料会造成爆炸ABC铀、钚等核废料有放射性，射线对人体和环境有危害，故A正确；铀、钚等核废料的半衰期很长，短期内很难消失，故B正确；铀、钚等是重金属，有剧毒，但不会造成爆炸，故C正确，D错误8正电子发射计算机断层扫描(PET)，是借助于示踪剂(正电子放射性药物)可以聚集到病变部位的特点来发现疾病的PET常用核素氧15做示踪剂，其半衰期仅有2分钟对含有氧元素的物质用能量范围为2050 M
8、eV的X射线进行照射，激发其原子核边缘的中子，可以产生正电子核素氧15.下列说法正确的是()A用30 MeV的X射线照射氧16，生成氧15的同时，释放出中子B氧15发生正电子衰变时，生成的新核含有9个中子C经过10分钟，氧15的含量减小为原来的D将氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化A用30 MeV的X射线照射氧16，生成氧15的同时，释放出中子，核反应方程为XOOn，故A正确；氧15发生正电子衰变的核反应方程为OeN，生成的新核有8个中子，故B错误；经过10分钟，即经过5个半衰期，剩余氧15的含量mm0m0，故C错误；改变元素所处的物理环境和化学状态，不改变其半衰期，故D错误9质谱仪
9、是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x.(1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为U、磁感应强度大小为B，求x的大小；(2)氢的三种同位素H、H、H从离子源S出发，到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xHxDxT为多少？解析(1)离子在电场中被加速时，由动能定理qUmv2，进入磁场时，洛伦兹力提供向心力，qvB，又x2r，由以上三式得x.(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)结果知，xHx
10、DxT1.答案(1)(2)110放射性在工农业生产和科学研究中有广泛的应用，下列关于放射性的应用与防护，说法不正确的是()A利用射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保质期 B利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能C利用放射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置D放射治疗利用了射线对病灶细胞的电离作用D用射线照射食品，可以杀死使食物腐败的细菌，延长保存期，故A正确；利用示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能，故B正确；利用放射线的贯穿作用，可以制成射线测厚装置，故C正确；放射治疗利用了射线对病灶细胞的吸收作用，故D错误11钴60(Co)是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年
11、它发生衰变变成镍60(Ni)同时放出能量高达315 keV的高速电子和两束射线钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于人体肿瘤的放射治疗关于钴60，下列说法正确的是()A发生衰变的衰变方程为CoNieB将钴60放入高温高压环境中可以加快其衰变C钻60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收D10 g钴60经过10.54年全部发生衰变A根据电荷数守恒、质量数守恒，知钴60发生衰变的衰变方程为CoNie，A正确；放射性元素衰变的快慢由核自身的因素决定，与所处的外部环境
12、无关，B错误；钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，C错误；10.54年为两个半衰期，则剩下的钴60为原来的，没有全部衰变，D错误12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1000多种，每种元素都有了自己的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(2)如图所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图如
13、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(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C作_解析(1)因放射线的电离作用，空气中与验电器所带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，穿透后射线的强度明显不同，探测器容易分辨(3)把掺入14C的人工合
14、成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质这种把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易查明的情况或规律人们把做这种用途的放射性同位素叫做示踪原子答案(1)B(2)(3)示踪原子13同位素这个概念是1913年英国科学家索迪(18771956)提出的许多元素都存在同位素现象，在目前已发现的114种元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素
15、达1 500种以上，而且大多数是人工制造的(1)中国科学院近代物理研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素(234Pa)已知Th(钍)234Pa(镤)e(电子)，则234Pa原子核里的中子数应为_(2)1934年，科学家在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期写出粒子轰击铝箔(Al)产生中子的核反应方程式，并请写出核反应和一般化学反应的不同点(请答3点)上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子
16、的核反应方程式解析(1)由方程两边的质量数和电荷数相同，可知234Pa中质子数为91，则中子数为23491143.(2)铝核被粒子击中后产生中子的反应为AlHePn；P是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，该反应为：PSie，核反应和一般化学反应的不同点：核反应是原子层次上的变化，而化学反应是分子层次上的变化(或核反应前后元素发生变化，化学反应前后则元素种类不变)；一种同位素不论处于何种状态，它们的核反应性质是相同的，而它们的化学性质是不同的；同一元素的不同同位素，它们的化学性质是相同的，但它们的核反应性质是不同的答案(1)143(2)AlHePn见解析PSie