人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案：第2節(jié) 放射性元素的衰變

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE1第2節(jié)放射性元素的衰變核心素養(yǎng)物理觀念科學(xué)思維科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.知道衰變及兩種衰變的規(guī)律，能熟練寫出衰變方程。2.掌握半衰期的概念及有關(guān)計(jì)算。3.知道核反應(yīng)及其遵從的規(guī)律，會(huì)正確書寫核反應(yīng)方程。4.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。5.了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，知道射線的危害及防護(hù)。1.體會(huì)半衰期與統(tǒng)計(jì)規(guī)律間的關(guān)系。2.體會(huì)核反應(yīng)方程與化學(xué)反應(yīng)方程的區(qū)別。3.體會(huì)放射性應(yīng)用與危害的關(guān)系。射線在生產(chǎn)、生活、科技方面的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)一原子核的衰變〖觀圖助學(xué)〗聽說(shuō)過(guò)“點(diǎn)石成金”的傳說(shuō)嗎？晉朝初年，南昌人許遜被朝廷任命為旌陽(yáng)縣令，他看到很多老百姓的租稅交不了，非常同情他們，用點(diǎn)石成金的法術(shù)，免去百姓的租稅。許遜真的能把石頭點(diǎn)成金子嗎？〖答案〗是否定的。那么，存在不存在能讓一種元素變成另一種元素的過(guò)程呢？1.定義：原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的過(guò)程。2.衰變類型(1)α衰變：放射性元素放出α粒子的衰變過(guò)程。放出一個(gè)α粒子后，核的質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，成為新核。(2)β衰變：放射性元素放出β粒子的衰變過(guò)程。放出一個(gè)β粒子后，核的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1。3.衰變規(guī)律：原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。4.衰變的實(shí)質(zhì)(1)α衰變的實(shí)質(zhì)：2個(gè)中子和2個(gè)質(zhì)子結(jié)合在一起形成α粒子。(2)β衰變的實(shí)質(zhì)：核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子。(3)γ射線經(jīng)常是伴隨α衰變和β衰變產(chǎn)生的。〖思考判斷〗(1)原子核在衰變時(shí)，它在元素周期表中的位置不變。(×)(2)發(fā)生β衰變是原子核中的電子發(fā)射到核外。(×)(3)γ射線經(jīng)常是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的。(√)知識(shí)點(diǎn)二半衰期〖問(wèn)題助學(xué)〗地質(zhì)工作者在野外的地層中發(fā)現(xiàn)一具恐龍化石，怎樣來(lái)確定它的形成年代呢？1.定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。2.特點(diǎn)(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差別非常大。(2)放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系。3.適用條件：半衰期描述的是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，不適用于單個(gè)原子核的衰變。4.半衰期的應(yīng)用：利用半衰期非常穩(wěn)定這一特點(diǎn)，可以通過(guò)測(cè)量其衰變程度來(lái)推斷時(shí)間?！妓伎寂袛唷?1)半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間，經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期原子核就全部發(fā)生衰變。(×)(2)根據(jù)半衰期的計(jì)算，我們可以知道一個(gè)特定的原子核何時(shí)發(fā)生衰變。(×)(3)半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件都無(wú)關(guān)。(√)知識(shí)點(diǎn)三核反應(yīng)1.定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核或者發(fā)生狀態(tài)變化的過(guò)程。2.原子核的人工轉(zhuǎn)變(1)1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生了氧的一種同位素，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)子。(2)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H。3.遵循規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。知識(shí)點(diǎn)四放射性同位素及其應(yīng)用1.放射性同位素(1)定義：具有放射性的同位素。(2)類型：天然放射性同位素和人工放射性同位素。(3)人工放射性同位素具有資源豐富，輻射強(qiáng)度容易控制，半衰期較短和放射性廢料容易處理的優(yōu)點(diǎn)。2.放射性同位素的應(yīng)用(1)射線測(cè)厚度：使用放射性同位素發(fā)出的射線來(lái)測(cè)厚度。(2)放射治療：利用放射性同位素發(fā)出的射線破壞癌細(xì)胞組織。(3)培優(yōu)保鮮：利用放射性同位素放出的射線照射種子培養(yǎng)優(yōu)良品種等。(4)示蹤原子：一種元素的各種同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)，用放射性同位素替換非放射性的同位素后可以探測(cè)出原子到達(dá)的位置。3.輻射與安全：人類一直生活在放射性的環(huán)境中，過(guò)量的射線對(duì)人體組織有破壞作用。要防止放射性物質(zhì)對(duì)水源、空氣、用具等的污染。〖思考判斷〗(1)利用γ射線照射種子，可以培育出優(yōu)良品種。(√)(2)用γ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(zhǎng)保存期。(√)(3)任何放射性物質(zhì)都可以作為示蹤原子使用。(×)α衰變后的新核質(zhì)量數(shù)比原來(lái)少4，電荷數(shù)減少2，它在元素周期表中的位置向前移兩位。β衰變后的新核與原來(lái)相比質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，它在元素周期表中的位置向后移一位。質(zhì)量數(shù)是指質(zhì)子數(shù)加中子數(shù)，由于質(zhì)子和中子組成原子核時(shí)都有一定的質(zhì)量虧損，所以質(zhì)量在衰變前后不守恒。因此只能說(shuō)質(zhì)量數(shù)守恒不能說(shuō)質(zhì)量守恒。“電荷數(shù)之和”指代數(shù)和，因?yàn)榘l(fā)生β衰變時(shí)，電子的電荷數(shù)是－1。當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴隨著γ輻射。一種元素只能發(fā)生一種衰變，但在一塊放射性物質(zhì)中可以同時(shí)放出α、β和γ三種射線。衰變是微觀世界里原子核的行為，而微觀世界規(guī)律的特征之一在于“單個(gè)微觀事件不可以預(yù)測(cè)”。氡的半衰期是3.8天，但對(duì)于一個(gè)氡原子來(lái)說(shuō)，它可能在下1s就衰變，也可能在10min之內(nèi)衰變，也可能在200萬(wàn)年之后再衰變。衰變圖像用α粒子、質(zhì)子、中子等去轟擊其他元素的原子核也都能產(chǎn)生類似的轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生質(zhì)子，說(shuō)明質(zhì)子也是各種原子核中都有的成份。(1)衰變方程的書寫方面：衰變方程用“→”表示，而不用“＝”表示。(2)衰變方程表示的變化方面：衰變方程表示的是原子核的變化，而不是原子的變化。人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，拿走放射源后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍繼續(xù)發(fā)射正電子，而且具有一定的半衰期。天然放射性元素不過(guò)40多種，人工制造的放射性同位素已達(dá)到1000多種，每種元素都有放射性同位素。核心要點(diǎn)原子核衰變的理解及探究〖觀察探究〗如圖為α衰變、β衰變示意圖。(1)當(dāng)原子核發(fā)生α衰變時(shí)，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化？為什么？(2)當(dāng)發(fā)生β衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)相對(duì)原來(lái)的原子核變化了多少？新核在元素周期表中的位置怎樣變化？〖答案〗(1)當(dāng)原子核發(fā)生α衰變時(shí)，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各減少2個(gè)。因?yàn)棣亮Ｗ邮窃雍藘?nèi)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合在一起放出來(lái)的。(2)當(dāng)原子核發(fā)生β衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)相對(duì)于原來(lái)增加了1個(gè)。新核在元素周期表中的位置向后移動(dòng)了1個(gè)位次?！继骄繗w納〗1.衰變實(shí)質(zhì)α衰變：原子核內(nèi)兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，并在一定條件下作為一個(gè)整體從較大的原子核中拋射出來(lái)，產(chǎn)生α衰變。2eq\o\al(1,0)n＋2eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)Heβ衰變：原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子留在原子核內(nèi)，同時(shí)放出一個(gè)電子，即β粒子放射出來(lái)。eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋0－1e2.衰變規(guī)律原子核發(fā)生衰變時(shí)，遵循三個(gè)守恒定律(1)衰變前后的電荷數(shù)守恒。(2)質(zhì)量數(shù)守恒。(3)動(dòng)量守恒。3.衰變方程通式(1)α衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He(2)β衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e。4.確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧(1)方法：設(shè)放射性元素eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過(guò)n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素eq\o\al(A′,Z′)Y，則衰變方程為：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m以上兩式聯(lián)立解得：n＝eq\f(A－A′,4)，m＝eq\f(A－A′,2)＋Z′－Z。由此可見，確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為解一個(gè)二元一次方程組。(2)技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?shù)多少對(duì)質(zhì)量數(shù)沒(méi)有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)?！荚囶}案例〗〖例1〗原子核eq\o\al(238,92)U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,90)Th，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,91)Pa，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薳q\o\al(234,92)U，放射性衰變①、②和③依次為()A.α衰變、β衰變和β衰變B.β衰變、α衰變和β衰變C.β衰變、β衰變和α衰變D.α衰變、β衰變和α衰變〖解析〗eq\o\al(238,92)Ueq\o(→,\s\up7(①))eq\o\al(234,90)Th，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，說(shuō)明①為α衰變。eq\o\al(234,90)Theq\o(→,\s\up7(②))eq\o\al(234,91)Pa，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說(shuō)明②為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子。eq\o\al(234,91)Paeq\o(→,\s\up7(③))eq\o\al(234,92)U，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說(shuō)明③為β衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子。故選A?！即鸢浮紸〖針對(duì)訓(xùn)練1〗關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A.α射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生B.β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C.γ射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生D.通過(guò)化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性〖解析〗α、β射線是天然放射性元素原子核衰變時(shí)產(chǎn)生的。γ射線是核反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生質(zhì)量虧損時(shí)釋放出來(lái)的，故A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤；放射性是核本身的一個(gè)性質(zhì)，故D項(xiàng)正確?！即鸢浮紻〖例2〗eq\o\al(238,92)U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)閑q\o\al(206,82)Pb核，問(wèn)：(1)一共經(jīng)過(guò)幾次α衰變和幾次β衰變？(2)eq\o\al(206,82)Pb與eq\o\al(238,92)U相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？(3)綜合寫出這一衰變過(guò)程的方程?！冀馕觥?1)設(shè)eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)閑q\o\al(206,82)Pb經(jīng)過(guò)x次α衰變和y次β衰變。由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②聯(lián)立①②解得x＝8，y＝6，即一共經(jīng)過(guò)8次α衰變和6次β衰變。(2)因?yàn)樵雍说碾姾蓴?shù)等于質(zhì)子數(shù)，因此質(zhì)子數(shù)減少92－82＝10個(gè)。原子核的質(zhì)量數(shù)為質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的和。故中子數(shù)減少量為(238－92)－(206－82)＝22個(gè)。(3)此核反應(yīng)方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋8eq\o\al(4,2)He＋6eq\o\al(0,－1)e?！即鸢浮揭姟冀馕觥椒椒裏捤プ兇螖?shù)的判斷技巧(1)衰變過(guò)程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。(2)每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2。(3)每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，質(zhì)子數(shù)增加1。〖針對(duì)訓(xùn)練2〗最近原子核科學(xué)家在超重元素的探測(cè)方面取得重大進(jìn)展，1996年科學(xué)家們?cè)谘芯磕硟蓚€(gè)重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)生成的超重元素的核eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過(guò)6次α衰變后的產(chǎn)物是eq\o\al(253,100)Fm，由此，可以判定生成的超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是()A.124、259 B.124、265C.112、265 D.112、277〖解析〗因?yàn)槊看桅了プ兂卦氐暮薳q\o\al(A,Z)X，都釋放兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子，所以超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別是Z＝100＋2×6＝112，A＝253＋4×6＝277，故選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。〖答案〗D核心要點(diǎn)對(duì)半衰期的理解和有關(guān)計(jì)算〖觀察探究〗如圖所示為氡衰變剩余質(zhì)量與原有質(zhì)量比值示意圖?？v坐標(biāo)表示的是任意時(shí)刻氡的質(zhì)量m與t＝0時(shí)的質(zhì)量m0的比值。(1)每經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，氡原子核的質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的多少倍？(2)從圖上可以看出，經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期未衰變的原子核還有多少？〖提*示〗(1)由圖可看出，每經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，氡原子核的質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)。(2)經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期未衰變的原子核還有eq\f(1,4)。〖探究歸納〗1.意義：表示放射性元素衰變的快慢。2.半衰期公式：N余＝N原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(t,τ))，m余＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(t,τ))，式中N原、m0表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，τ表示半衰期。3.適用條件：半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對(duì)于一個(gè)特定的原子核，無(wú)法確定其何時(shí)發(fā)生衰變，半衰期只適用于大量的原子核。4.應(yīng)用：利用半衰期非常穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以測(cè)算其衰變過(guò)程，推算時(shí)間等?！荚囶}案例〗〖例3〗元素釷eq\o\al(234,90)Th的半衰期是24天，那么在經(jīng)過(guò)了下列天數(shù)之后的情況是()A.1g釷234經(jīng)過(guò)48天將全部衰變B.1g釷234經(jīng)過(guò)48天，有0.25g發(fā)生了衰變C.1g釷234經(jīng)過(guò)48天，有0.75g發(fā)生了衰變D.在化合物中，釷234的半衰期比24天要短些，1g釷234要完全衰變用不了48天〖解析〗放射性元素衰變時(shí)可用下式計(jì)算剩下元素的質(zhì)量m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)，n是半衰期的個(gè)數(shù)，利用上式計(jì)算可知C正確?！即鸢浮紺〖針對(duì)訓(xùn)練3〗碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過(guò)32天后，該藥物中碘131的含量大約還有()A.eq\f(m,4) B.eq\f(m,8)C.eq\f(m,16) D.eq\f(m,32)〖解析〗由半衰期公式m′＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)可知，m′＝m×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(32,8)＝eq\f(1,16)m，故選項(xiàng)C正確。〖答案〗C核心要點(diǎn)核反應(yīng)及核反應(yīng)方程〖問(wèn)題探究〗下列方程中屬于衰變的是哪些？屬于核反應(yīng)的是哪些？生成原來(lái)元素的同位素是哪些？放出β粒子的是哪些？①eq\o\al(123,53)I＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(124,53)I②eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He③eq\o\al(214,82)Pb→eq\o\al(214,83)Bi＋eq\o\al(0,－1)e④eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n〖提*示〗首先從方程左端去判斷哪種是衰變、哪種是核反應(yīng)，當(dāng)方程左端只有一種元素的原子核時(shí)，只能是衰變，故②③為衰變，①④為核反應(yīng)；而同位素的產(chǎn)生，是根據(jù)原子序數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)不同來(lái)判斷，所以①會(huì)生成原來(lái)元素的同位素；判斷β衰變，只需要看清衰變方程右端是否產(chǎn)生電子即可，應(yīng)選③?！继骄繗w納〗1.核反應(yīng)的條件：用α粒子、質(zhì)子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。2.核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變。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eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(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eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e4.人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變的比較(1)不同點(diǎn)：原子核的人工轉(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(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變與衰變過(guò)程一樣，在發(fā)生過(guò)程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒，反應(yīng)前后粒子總動(dòng)量守恒?！荚囶}案例〗〖例4〗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)中子的核反應(yīng)方程。(1)eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋________(2)eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋________(3)eq\o\al(10,)5B＋eq\o\al(1,0)n→________＋eq\o\al(4,2)He(4)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→________＋eq\o\al(1,0)n(5)eq\o\al(56,26)Fe＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(57,27)Co＋________〖解析〗(1)eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H(2)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(3)eq\o\al(10,)5B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(4,2)He(4)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(5)eq\o\al(56,26)Fe＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(57,27)Co＋eq\o\al(1,0)n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)?！即鸢浮揭姟冀馕觥椒椒裏挄鴮懞朔磻?yīng)方程三條重要原則(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(hào)；(3)核反應(yīng)必須是實(shí)驗(yàn)中能夠發(fā)生的，不能憑空杜撰。〖針對(duì)訓(xùn)練4〗在中子、質(zhì)子、電子、正電子、α粒子中選出一個(gè)適當(dāng)?shù)牧Ｗ?，分別填在下列核反應(yīng)式的橫線上。(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋________；(2)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,)6C＋________；(3)eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋________；(4)eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋________；(5)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋________。〖解析〗在核反應(yīng)過(guò)程中，遵循電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律。對(duì)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。(1)電荷數(shù)為92－90＝2，質(zhì)量數(shù)為238－234＝4，由此可知為α粒子(eq\o\al(4,2)He)，同理確定其他粒子分別為中子(eq\o\al(1,0)n)，電子(eq\o\al(0,－1)e)，正電子(eq\o\al(0,1)e)，質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)?！即鸢浮?1)eq\o\al(4,2)He(2)eq\o\al(1,0)n(3)eq\o\al(0,－1)e(4)eq\o\al(0,1)e(5)eq\o\al(1,1)H核心要點(diǎn)放射性同位素及其應(yīng)用〖問(wèn)題探究〗醫(yī)學(xué)上做射線治療用的放射性元素，使用一段時(shí)間后，當(dāng)射線強(qiáng)度降低到一定程度時(shí)就需要更換放射材料，原來(lái)的材料成為核廢料，這些放射治療選用的放射性元素的半衰期應(yīng)該很長(zhǎng)還是較短？為什么？〖提*示〗應(yīng)選用半衰期較短的。因?yàn)榘胨テ诙痰姆派湫詮U料容易處理。當(dāng)然也不能選用太短的，否則就需要頻繁更換放射材料了?！继骄繗w納〗1.放射性同位素：具有放射性的同位素。分類：(1)天然放射性同位素。(2)人工放射性同位素。2.人工放射性同位素的優(yōu)點(diǎn)(1)資源豐富，應(yīng)用廣泛。(2)放射強(qiáng)度容易控制，可以制成各種所需的形狀，廢料容易處理。(3)現(xiàn)在凡是用到射線時(shí)，用的都是人工放射性同位素，而不用天然放射性物質(zhì)。3.放射性同位素的主要作用(1)工業(yè)部門使用射線測(cè)厚度——利用γ射線的穿透特性。(2)醫(yī)學(xué)上——利用γ射線的高能量治療癌癥。(3)農(nóng)業(yè)應(yīng)用——γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細(xì)菌、抑制蔬菜發(fā)芽、延長(zhǎng)保存期等。(4)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)?！荚囶}案例〗〖例5〗(多選)下列關(guān)于放射性同位素的一些應(yīng)用的說(shuō)法中正確的是()A.利用放射性消除靜電是利用射線的穿透作用B.利用射線探測(cè)機(jī)器部件內(nèi)部的砂眼或裂紋是利用射線的穿透作用C.利用射線改良品種是因?yàn)樯渚€可使DNA發(fā)生變異D.在研究農(nóng)作物合理施肥中是以放射性同位素作為示蹤原子〖解析〗消除靜電是利用射線的電離作用使空氣導(dǎo)電，A錯(cuò)誤；探測(cè)機(jī)器部件內(nèi)部的砂眼或裂紋和改良品種分別是利用它的穿透作用和射線可使DNA發(fā)生變異，B、C正確；研究農(nóng)作物對(duì)肥料的吸收是利用其作示蹤原子，D正確?！即鸢浮紹CD〖針對(duì)訓(xùn)練5〗(多選)下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子的()A.γ射線探傷儀B.利用含有放射性碘131的油，檢測(cè)地下輸油管的漏油情況C.利用鈷60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，用檢測(cè)放射性的辦法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉(zhuǎn)移和分布情況，找出合理施肥的規(guī)律〖解析〗A是利用了γ射線的穿透性；C利用了γ射線的高能量特性；B、D是利用其作為示蹤原子?！即鸢浮紹D核心要點(diǎn)輻射與安全〖問(wèn)題探究〗放射性污染對(duì)環(huán)境和人危害都很大，放射性物質(zhì)發(fā)出的射線穿透力很強(qiáng)，我們對(duì)放射性污染是否無(wú)法防護(hù)？〖提*示〗放射線危害很難防護(hù)，但是通過(guò)屏蔽、隔離等措施可以進(jìn)行有效防護(hù)，但防護(hù)的有效手段是提高防范意識(shí)?！继骄繗w納〗射線在我們的生活中無(wú)處不在。在合理應(yīng)用射線的同時(shí)，又要警惕它的危害，進(jìn)行必要的防護(hù)。過(guò)量的輻射會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人類和自然產(chǎn)生破壞作用。如圖是國(guó)際通用的放射性標(biāo)志?！荚囶}案例〗〖例6〗(多選)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署對(duì)科索沃地區(qū)的調(diào)查表明，北約對(duì)南聯(lián)盟的轟炸中，大量使用了貧鈾炸彈，貧鈾是從金屬中提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分為鈾238。貧鈾炸彈貫穿力是常規(guī)炸彈的9倍，殺傷力極大，而且殘留物會(huì)長(zhǎng)期危害環(huán)境，下列關(guān)于殘留物長(zhǎng)期危害環(huán)境的理由，正確的是()A.爆炸后的彈片存在放射性，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)期危害B.爆炸后的彈片不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害C.鈾235的衰變速度很快D.鈾238的半衰期很長(zhǎng)〖解析〗eq\o\al(238,92)U能發(fā)生衰變，其衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，其半衰期為4.5億年，eq\o\al(234,90)Th也能發(fā)生衰變，衰變產(chǎn)生的射線對(duì)人體都有傷害，故選項(xiàng)A、D正確?！即鸢浮紸D〖針對(duì)訓(xùn)練6〗(多選)放射性同位素鈷60能放出較強(qiáng)的γ射線，其強(qiáng)度容易控制，這使得γ射線得到廣泛應(yīng)用。下列選項(xiàng)中，屬于γ射線的應(yīng)用的是()A.醫(yī)學(xué)上制成γ刀，無(wú)需開顱即可治療腦腫瘤B.機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)常產(chǎn)生很多靜電，用γ射線照射機(jī)器可將電荷導(dǎo)入大地C.鋁加工廠將接收到的γ射線信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，可對(duì)薄鋁板的厚度進(jìn)行自動(dòng)控制D.用γ射線照射草莓、荔枝等水果，可延長(zhǎng)保存期〖解析〗γ射線的穿透能力很強(qiáng)，所以醫(yī)學(xué)上制成γ刀，無(wú)需開顱即可治療腦腫瘤，A正確；γ射線的電離作用很弱，不能使空氣電離成為導(dǎo)體，B錯(cuò)誤；γ射線的穿透能力很強(qiáng)，薄鋁板的厚度變化時(shí)，接收到的信號(hào)強(qiáng)度變化很小，不能控制鋁板厚度，C錯(cuò)誤；γ射線對(duì)細(xì)胞有殺傷力，用γ射線照射草莓、荔枝等水果，可延長(zhǎng)保存期，D正確?！即鸢浮紸D1.(原子核的衰變)下列說(shuō)法正確的是()A.β衰變放出的電子來(lái)自組成原子核的電子B.β衰變放出的電子來(lái)自原子核外的電子C.α衰變說(shuō)明原子核中含有α粒子D.γ射線總是伴隨其他衰變發(fā)生，它的本質(zhì)是電磁波〖解析〗原子核發(fā)生β衰變過(guò)程中放出的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而釋放的電子，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；α射線是放射性元素的原子核在發(fā)生衰變時(shí)，兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合在一起從原子核中釋放出來(lái)的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；γ射線總是伴隨其他衰變發(fā)生，它的本質(zhì)是電磁波，故選項(xiàng)D正確?！即鸢浮紻2.(原子核的衰變)放射性同位素釷232經(jīng)α、β衰變會(huì)生成氡，其衰變方程為eq\o\al(232,90)Th→eq\o\al(220,86)Rn＋xα＋yβ，則()A.x＝1，y＝3B.x＝2，y＝3C.x＝3，y＝1D.x＝3，y＝2〖解析〗由衰變規(guī)律可知，β衰變不影響質(zhì)量數(shù)，所以質(zhì)量數(shù)的變化由α衰變的次數(shù)決定，由eq\o\al(232,90)Th變?yōu)閑q\o\al(220,86)Rn，質(zhì)量數(shù)減少了232－220＝12，每一次α衰變質(zhì)量數(shù)減少4，因此α衰變次數(shù)為3次；3次α衰變電荷數(shù)減少了3×2＝6個(gè)，而現(xiàn)在只減少了90－86＝4個(gè)，所以有2次β衰變(每次β衰變?cè)黾恿艘粋€(gè)電荷數(shù))，故x＝3，y＝2，故選項(xiàng)D正確?！即鸢浮紻3.(對(duì)半衰期的理解)下列有關(guān)半衰期的說(shuō)法正確的是()A.放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間越短，衰變速度越快B.放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下未衰變的原子核的減少，元素半衰期也變長(zhǎng)C.把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的衰變速度D.降低溫度或增大壓強(qiáng)，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰變速度〖解析〗放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半數(shù)