1、第三节放射性同位素1.知道什么是核反应，知道在核反应中质量数和电荷数守恒2.掌握同位素的概念3了解放射性同位素的应用4.了解放射线的危害与防护一、核反应1核反应：除天然放射性元素会产生自发核衰变外，还可以利用高速粒子或利用人工加速的粒子去轰击原子核，产生新的原子核，这个过程叫做核反应2反应能：核反应过程中，原子核的质量数和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反应能3核反应规律：质量数和电荷数守恒4举例(1)粒子轰击氮核而发现质子NHeOH.(2)粒子轰击铍而发现中子BeHe Cn.二、放射性同位素1原子核内的质子数决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外
2、电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位素例如，氢的三种同位素：氕(H)、氘(H)、氚(H)2约里奥居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性磷(P)的反应方程为：AlHePn.P衰变放出正电子的反应方程为：PSie3放射性同位素：具有放射性的同位素，叫做放射性同位素1(1)放射性同位素P，既可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获得()(2)现在用到射线时，既可以用人工放射性同位素，也可以用天然放射性物质()提示：(1)(2)三、放射性同位素的应用放射性同位素的应用分为三类：射线的应用，示踪原子的应用，半衰期的应用2(1)利用射线照
3、射种子，可以培育出优良品种()(2)用射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期()(3)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用()提示：(1)(2)(3)四、放射线的危害及防护尽管放射线有着广泛的用途，但它对人体却是有伤害作用的辐射防护的基本方法有时间防护、距离防护、屏蔽防护核反应及核反应方程1核反应的条件：用粒子、质子、中子，甚至用光子轰击原子核使原子核发生转变2核反应的实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变3原子核人工转变的三大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应NHeOH.(2)1932年查德威克发现中子的核反
4、应BeHeCn.(3)1934年约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：AlHePn；PSie.4人工转变核反应与衰变的比较(1)不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向(2)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反
5、应方程，哪个是发现中子的核反应方程(1)NnC_(2)NHeO_(3)Bn_He(4)BeHe_n(5)FeHCo_思路点拨 书写核反应方程要点：(1)分清反应的种类，是衰变还是人工核反应(2)根据电荷数守恒和质量数守恒确定出新原子核和放出的粒子答案(1)H(2)H，发现质子的核反应方程(3)Li(4)C，发现中子的核反应方程(5)n(1)原子核的人工转变的发生方面：原子核的人工转变必须要有一定的装置和条件，不可以自发产生(2)原子核的人工转变的实质方面：粒子打入核内部使核发生了转变 放射性元素Po衰变为Pb，此衰变过程的核反应方程是_ ；用此衰变过程中发出的射线轰击F，可得到质量数为22的氖
6、(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是_解析：根据核反应中的质量数、电荷数守恒规律，可以求出新生射线为He，另一粒子为H.方程式中一定要使用箭头，不能用符号答案：PoPbHeHeFNeH放射性同位素及其应用1放射性同位素(1)放射性同位素的分类天然放射性同位素人工放射性同位素(2)人工放射性同位素的优势放射强度容易控制可制成各种所需的形状半衰期短，废料易处理2放射性的应用(1)放射出的射线的利用利用射线的贯穿本领：利用60Co放出的很强的射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫射线探伤利用射线可以检查30 cm厚的钢铁部件，利用放射线的贯穿本领，可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液
7、面高度等，从而自动控制生产过程利用射线的电离作用：放射线能使空气电离，从而可以消除静电积累，防止静电产生的危害利用射线对生物组织的物理、化学效应使种子发生变异，培育优良品种利用放射性产生的能量轰击原子核，实现原子核的人工转变在医疗上，常用以控制病变组织的扩大(2)作为示踪原子在工业上，可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围在生物科学研究方面，放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为广泛，它为揭示体内和细胞内理化过程的秘密，阐明生命活动的物质基础，起了极其重要的作用，
8、使生物化学从静态进入动态，从细胞水平进入分子水平在利用放射性的同时，要注意保护生态环境，从而实现可持续发展用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然放射性同位素只不过40几种，而今天人工制造的同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在农业、医疗卫生、科研等许多方面得到广泛应用(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1 mm铝板，在、三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是_射线(3)在
9、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结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素14C做_解析(1)因放射性的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，所以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1 mm的铝板，因而探测器不能探到，射线穿透本领最强，穿透1 mm的铝板和几毫米厚铝板打在探测器上很难分辨，射线也能穿透几毫米厚的铝板，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(3)把掺入14C的人工合成牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的
10、牛胰岛素与天然牛胰岛素合为一体，它们是同一物质，把这种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，从而可了解某些不容易查明的情况或规律，人们把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(1)用射线来测量厚度，一般不选取射线是因为其穿透能力太差，更多的是选取射线，也有部分选取射线的(2)给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保质期一般选取射线(3)使用放射线时安全是第一位的 原子核的人工转变与衰变的比较原子核的衰变原子核的人工转变发生反应的原子核具有放射性的不稳定核所有的
11、原子核反应条件自发进行，无条件利用粒子、质子、中子或光子作为“炮弹”轰击靶核反应本质核子数变化，形成新核核子的重组，形成新核典型反应UThHeNHeOH核反应方程的特点箭头左边只有一个放射性原子核箭头左边有靶核和“炮弹”各一个核反应的规律质量数守恒(注意质量并不守恒)，电荷数守恒书写方程的原则尊重实验事实，不能仅仅依据守恒定律主观臆造下列方程中属于衰变的是()，属于人工转变的是()，生成原来元素的同位素的是()，放出粒子的是()InIUThHeBbBieBeHeCn解析首先从方程左端去判断哪种是衰变、哪种是人工转变，当方程左端只有一种元素的原子核时，只能是衰变，故为衰变，为人工转变；而同位素的
12、产生，是根据原子序数相同而质量数不同来判断，所以会生成该元素的同位素；判断衰变，只需要看清衰变方程右端是否产生电子即可，应选.答案随堂检测1如图所示是查德威克实验示意图，在这个实验中发现了一种不可见的贯穿能力很强的粒子，这种粒子是()A正电子B中子C光子 D电子解析：选B.查德威克实验用人工转变的方法发现了中子，中子的贯穿能力很强，故B正确2(多选)在下列应用中，利用了放射性同位素射线的是()A利用射线照射可消除机器运转中产生的有害静电B用射线照射种子可以使种子变异，培育出新品种C用伦琴射线透视人体D肿瘤病人在医院进行放疗答案：ABD3(多选)下列应用中，放射性同位素作为示踪原子的是()A利用
13、含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况B把含有放射性元素的肥料施给农作物，根据探测器的测量，找出合理的施肥规律C利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹D给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，诊断甲状腺的疾病解析：选ABD.利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用4以下是物理学史上3个著名的核反应方程xLi2yyNxOyBezCx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A粒子B质子C中子 D电子解析：选C.根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x为质子H，y为He即粒子，z为中子n.5在中子、质子、电子、正电子、粒子中选出一个适当的粒子，分
14、别填在下列核反应式的横线上，并指出哪些是核的人工转变(1)UTh_；(2)BeHe6C_；(3)ThPa_；(4)PSi_；(5)7NHe8O_解析：在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒、质量数守恒规律对参与反应的所有基本粒子来用左下角(电荷数)配平，左上角(质量数)配平未知粒子可根据其电荷数和质量数确定如(1)电荷数为92902，质量数为2382344，由此可知为粒子(He)，同理确定其他粒子分别为：中子(n)，电子(e)，正电子(e)，质子(H)其中(2)、(5)是核的人工转变答案：(1)He(2)n，核的人工转变(3)e(4)e(5)H，核的人工转变课时作业一、单项选择题1关于放射性同
15、位素的应用，下列说法中正确的是()A放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而产生电，因此达到消除有害静电的目的B利用射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是使其成为更优良的品种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危害解析：选D.利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行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，因此要科学地严格控制剂量本题选D.2关于放射性同位素的
16、应用，下列说法正确的是()A利用射线使空气电离，把静电荷导走B利用射线照射植物的种子，使产量显著增加C利用射线来治疗肺癌、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学性质相同，作为示踪原子解析：选D.射线的电离作用很弱，应利用射线的电离作用，A错；射线对生物具有物理化学作用，照射种子可使基因变异，可用于放射性治疗，射线不具有生物作用，B、C均错；同位素的核外电子数相同，化学性质相同，放射性同位素带有“放射性标记”，可用探测器探测，D对3用中子轰击Al，产生Na和X粒子，Na具有放射性，它衰变后变成Mg，则X粒子和钠的衰变过程分别是()A质子，衰变 B电子，衰变C粒子，衰变 D正电子
17、，衰变解析：选C.无论原子核的衰变，还是原子核的人工转变，都满足质量数守恒和电荷数守恒，根据以上守恒可得如下方程：nAlNaHe，NaMge.显然，X粒子是粒子，钠发生了衰变4以下几个核反应方程，粒子X代表中子的方程是()ANHeOX BBeHeCXCPSiX DCNX解析：选B.由核反应过程中质量数和电荷数守恒可以判断出选项B正确5用中子轰击氧原子核的核反应方程式为OnNX，对式中X、a、b的判断正确的是()AX代表中子，a17，b1BX代表正电子，a17，b1CX代表正电子，a17，b1DX代表质子，a17，b1解析：选C.根据质量数、电荷数守恒可知a17，b8071，因此X可表示为e，即
18、正电子，故C项正确，A、B、D三项错误6放射性在技术上有很多应用，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线元素射线半衰期钋210138天氡2223.8天锶9028年铀238、4.5109年某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀可利用的元素是()A钋210 B氡222C锶90 D铀238解析：选C.要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响射线穿透，所以只能选用射线，而氡222半衰期太小，
19、铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适二、多项选择题7对放射性同位素的应用，下列说法中正确的是()A射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B对具有放射性的废料，要装入特制的容器并深埋地下进行处理C射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置D对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的解析：选BCD.射线杀伤癌细胞的同时对人体的正常细胞也是有害的，A选项错误；B、C、D关于射线的防护的表述都是正确的8三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(He)则下面说法正确的是()AX核比Z核多一个质
20、子BX核比Z核少一个中子CX核的质量数比Z核质量数大3DX核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍解析：选CD.设原子核X的符号为X，则原子核Y为Y，XeY，HYHeZ，故原子核Z为Z.9用盖革米勒计数器测定放射线源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线，10天后再测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是()A放射源射出的是射线B放射源射出的是射线C这种放射性元素的半衰期是5天D这种放射性元素的半衰期是2.5天解析：选AC.因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的射线，选项A正确，B错误；因放
21、射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天10正电子发射计算机断层显像(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而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象则根据PET的原理判断下列表述正确的是()AO在人体内的衰变方程是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解析：选ABC.显像的原理是采集光子，即注
22、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，D错三、非选择题11中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素Pt.制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶Be产生快中子；(2)用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种：生成Pt，放出氦原子核；生成Pt，放出质子、中子；(3)生成的Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞Hg.写出上述核反应方程式解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程(1)BeHBn.(2)HgnPtHe；HgnPt2Hn.(3)PtAue；AuHge.答案：见解析121934年，约里奥居里夫妇在用
23、粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子更意外的是，拿走放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期原来，铝箔被粒子击中后发生了如下反应：AlHePn，这里的P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的(1)写出放射性同位素P放出正电子的核反应方程；(2)放射性同位素P放出正电子的衰变称为正衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正衰变中的正电子从何而来？解析：(1)核反应方程为PSie.(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为Hne.答案：(1)PSie(2)正电子是原子核内的一个质子转换成一个中子放出正电子
