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第三节放射性同位素1．23892U衰变为22286Rn要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为()A．2,4B．4,2C．4,6D．16,6【答案】B【解析】由于β衰变不改变质量数，则m＝238－2224＝4，α衰变使电荷数减少8，但由23892U衰变为22286Rn，电荷数减少6，说明经过了2次β衰变，故B正确．2．在下列4个核反应方程中，x表示质子的是()A．3015P―→3014Si＋xB．23892U―→23490Th＋xC．2713Al＋10n―→2712Mg＋xD．2713Al＋42He―→3015P＋x【答案】C【解析】在核反应中质量数守恒和电荷数守恒，由此可知，3015P―→3014Si＋01e，23892U―→23490Th＋42He，2713Al＋10n―→2712Mg＋11H，2713Al＋42He―→3015P＋10n，综上知C对．3．(2019年东台名校月考)下列说法中正确的是()A．两个质子间，不管距离如何，核力总是大于库仑力B．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同C．除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力D．3215P是3015P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术【答案】D【解析】核力是短程力，超过一定距离，核力急剧下降至几乎消失，A错误；同一种元素的原子核应有相同的质子数，中子数可以不同，B错误；两个中子之间除万有引力外，距离小于一定范围，还存在强相互作用力，C错误；3215P由于具有放射性而作为示踪原子被广泛应用于生物示踪技术，故D正确．4．(多选)某原子核的衰变过程是A――→βB――→αC，下述说法中正确的是()A．核C比核B的中子数少2B．核C比核A的质量数少5C．原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多2D．核C比核A的质子数少1【答案】AD【解析】设原子核A的质量数为m，核电荷数为z，则衰变过程是：mzA――→βmz＋1B――→αm－4z－1C．故核C比核B的中子数少2，A正确；核C比核A质量数少4，B错误；A的中性原子的电子数比B的中性原子的电子数少1，C错误；核C比核A的质子数少1，D正确．一、同位素1．定义：具有相同的________数而________数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素．2．化学性质：核外电子排布情况相同，具有相同的____________．质子中子化学性质二、放射性同位素1．定义：具有________性的同位素．2．发现过程：1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里在用α粒子轰击________时意外发现的．3．发现放射性同位素的核反应方程：_____________________________________.4．放射性同位素3015P的衰变方程：_______________________________________放射铝箔2713Al＋42He→3015P＋10n3015P→3014Si＋0＋1e＋ν三、放射性同位素的应用1．射线的应用：根据不同射线的作用不同，可分别用于工业______________，农业良种培育及医疗等方面．2．示踪原子的应用：同位素具有相同的化学性质，可用________________代替非放射性同位素做示踪原子．3．半衰期的应用：在地质和考古工作中，利用放射性衰变的半衰期来推断地层或古代文物的年代．γ射线探伤放射性同位素四、放射性的危害及防护1．放射性的危害(1)长时间大剂量照射人体，会损伤细胞、组织、器官，破坏人体DNA分子结构，引发癌症，或造成遗传上的缺陷．(2)过度照射，人会出现头痛、四肢无力、贫血等多种症状，重者甚至死亡．2．放射性的防护方法(1)________防护；(2)距离防护；(3)时间防护；(4)________防护．密封屏蔽医学上做射线治疗用的放射性元素，应选半衰期长的还是短的？为什么？【答案】由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质，故可利用放射性元素做示踪原子．但由于放射线对人体有伤害，一旦研究结束，就希望放射性同位素放出的射线量大大减小，因此，应选择半衰期较短、衰变较快的放射性元素作为示踪原子．1．放射性同位素(1)概念：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．(2)人造放射性同位素的特点．①种类多：天然存在的放射性元素只有四十多种，但用人工方法得到的人造放射性同位素已有一千多种．②化学性质相同：它们有相同质子数，中性原子的核外电子数也相同(只是中子数不同)，化学性质相同．放射性同位素及其应用③易控制：人造放射性同位素的放射强度容易控制，还可以制成各种所需的形状．④废料易处理：它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此放射性废料容易处理．由于这些优点，所以在生产和科研中凡是用到射线时，用的都是人造放射性同位素，而不是天然放射性物质．2．应用(1)放射线特性的应用放射线应用特性电离作用辐射育种利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种食品辐射保存用射线对食品进行照射，可以抑制发芽，杀虫灭菌放射性治疗射线照射可以治疗恶性肿瘤，使癌细胞活动受到抑制或使其死亡放射线应用特性电离作用改善塑料性能射线可以促进交织化合物的聚合反应，以制造各种塑料或改善塑料性能增加汽油产量利用射线使石油分裂，增加汽油的产量消除静电利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以除去化纤、纺织品上的静电放射线应用特性放射性同位素衰变时释放能量放射性同位素电池把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能穿透能力γ射线探伤利用γ射线可以检查金属内部有没有缺陷或裂纹γ射线检测由于射线透过物体的强度跟物体的密度和厚度有关，因此可以用射线来检查产品的厚度，密封容器中液面的高度等(2)作为示踪原子由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质，如果在某种元素里掺进一些放射性同位素，那么无论走到哪里，它的放射性同位素也经过同样的过程．而放射性元素不断地放出射线，再用仪器探测这些射线，即可知道元素的行踪，这种用途的放射性同位素叫示踪原子．例1为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中将被红血球所吸收这一事实，向病人体内输入适量含有P作示踪原子的血液．先将含有P的血液4cm3等分为二，其中一份留作标准样品，20min测量出其放射性强度10800s－1；另一份则通过静脉注射进入病人体内，经20min后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2cm3，测出其放射性强度为5s－1，则病人的血液体积为多少？解析：20min后血液的放射强度应与标准样品的放射性强度相等，根据它是2cm3血液样品的放射强度5s－1的倍数，就可求出血液的总体积．由于标准样品与输入体内的3215P的总量是相等的，因此两者的放射性强度与3215P原子核的总数均是相等的．设病人血液总体积为Vcm3应有V2×5＝10800，得V＝4320.答案：4320cm3【题后反思】本题的解法是等量替代法，也可以说是对比法，标准样品和输入体内的3215P是等量的，因此20min后的放射性强度应相等．1．(多选)下列哪些应用是将放射性同位素作为示踪原子()A．γ射线探伤仪B．利用含有放射性碘131的油，检测地下油管的漏油情况C．利用钴60治疗肿瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物体内的转移和分布情况，找出合理的施肥规律【答案】BD【解析】示踪原子利用的是放射性同位素的“放射性标记”，所以只要利用的是放射性同位素的“放射性标记”的，均是作为示踪原子的应用．放射性污染与防护污染与防护举例与措施说明污染核爆炸核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，长期存在放射性污染核泄漏核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄漏就会造成严重污染医疗照射医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人死亡污染与防护举例与措施说明防护密封防护把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防止放射线泄漏距离防护距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻时间防护尽量减少受辐射的时间屏蔽防护在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用，铅的屏蔽作用最好例2联合国环境公署对科索沃地区的调查发现，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238.贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大而且残留物可长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是()A．爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害，不会对环境产生长期污染C．铀238的衰变速度很快D．铀的半衰期很长解析：铀238具有放射性，会对环境造成危害，而且由于其半衰期很长，所以这种危害是长期的．故A、D对．答案：AD【题后反思】解答本题时应注意以下两点：(1)放射性会对环境造成污染，对人类造成危害．(2)铀238的半衰期很长，所以在很长时间内存在污染．2．几十年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用．其中不正确的有()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【答案】D【解析】放射性对人体组织、生物都有害，核废料的污染主要是放射性，且其半衰期长，在很长时间内具有放射性，故A、B、C说法对；核废料中含有大量重金属，但不会自发爆炸，故D说法错．例3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．(1)请简述自动控制原理．(2)如果工厂生产的是厚度为1mm的铝板，在α、β和γ三种射线中，哪一种对铝板的厚度控制起主要作用？为什么？创新·综合·提高解析：(1)放射线具有穿透本领，如果向前移动的铝板的厚度有变化，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化，将这种变化转变为电信号输入相应位置，使其自动地控制图中右侧的两个轮间的距离，从而达到自动控制铝板厚度的目的．(2)β射线起主要作用．因为α射线的贯穿本领很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过1毫米的铝板；γ射线的贯穿本领很强，能穿过几厘米的铝板，1毫米左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的γ射线强度变化不大；β射线的贯穿本领较强，能穿过几毫米的铝板，当铝板厚度发生变化时，透过铝板的β射线强度变化较大，探测器可明显地反映出这种变化，使自动化系统做出相应的反应．【题后反思】这是一道运用放射线的特性解决实际问题的试题．要求同学们对三种射线的穿透性有所了解，并具有一定的表达能力．放射源放出的三种射线的贯穿本领不同，如果遮挡物的厚度不同，会引起贯穿后射线的强度发生变化．利用这一特点，可实现自动控制．