資源簡介

第2課時(shí)　核反應(yīng)　放射性同位素及其應(yīng)用
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]　
1.知道核反應(yīng)及其遵循的規(guī)律，會(huì)正確書寫核反應(yīng)方程式(重難點(diǎn))。
2.知道人工放射性同位素，了解放射性同位素在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
一、核反應(yīng)
1．核反應(yīng)：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生____________或者發(fā)生狀態(tài)變化的過程。
(1)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)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。
2．原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)
(1)1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，N＋He―→____________＋H。
(2)1932年查德威克用α粒子轟擊鈹，發(fā)現(xiàn)了中子：Be＋He→____________＋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Al＋He→________＋n，__________→Si＋e。
3．遵循規(guī)律：________守恒，________守恒。
衰變和原子核的人工轉(zhuǎn)變有什么不同？
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例1　完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。
(1)N＋n→C＋________；
(2)N＋He→O＋________；
(3)B＋n→________＋He；
(4)Be＋He→________＋n；
(5)Fe＋H→Co＋________。
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書寫核反應(yīng)方程時(shí)要注意
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)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中，一般會(huì)發(fā)生質(zhì)量的變化。
例2　(2022·湖北卷)上世紀(jì)四十年代初，我國科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案：如果靜止原子核Be俘獲核外K層電子，可生成一個(gè)新原子核X，并放出中微子νe，即Be＋e―→X＋νe。根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動(dòng)能和動(dòng)量，可以間接測(cè)量中微子的能量和動(dòng)量，進(jìn)而確定中微子的存在。下列說法正確的是(　　)
A．原子核X是Li
B．核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變
C．核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同
D．中微子νe的電荷量與電子的相同
二、放射性同位素及其應(yīng)用　輻射與安全
1．放射性同位素
(1)定義：具有________的同位素。
(2)類型：______放射性同位素和________放射性同位素。
(3)與天然放射性物質(zhì)相比，人工放射性同位素的資源______，放射強(qiáng)度容易______，半衰期比較______，因此放射性廢料容易________，獲得了廣泛的應(yīng)用。
2．應(yīng)用：
(1)射線測(cè)厚儀：工業(yè)部門使用放射性同位素發(fā)出的射線來測(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，過量的射線對(duì)人體組織有________作用。要防止____________對(duì)水源、空氣、用具等的污染。
例3　我國科學(xué)家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰島素。為了證明人工合成的牛胰島素與天然的是否為同一物質(zhì)，在人工合成牛胰島素過程中摻了放射性14C，然后將人工合成的牛胰島素與天然的混合得到了放射性14C分布均勻的結(jié)晶物，從而證明了兩者是同一物質(zhì)，為我國在國際上首先合成具有生物活性牛胰島素提供了有力證據(jù)。在人工合成過程中摻入放射性14C的用途是(　　)
A．催化劑 B．媒介質(zhì)
C．組成元素 D．示蹤原子
例4　“心臟灌注顯像”的檢測(cè)技術(shù)是將含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被檢測(cè)者的動(dòng)脈中，經(jīng)40分鐘后，對(duì)被檢測(cè)者的心臟進(jìn)行造影，血管被堵塞的部分由于無放射性物質(zhì)到達(dá)而無放射線射出。醫(yī)生根據(jù)顯像情況判斷被檢測(cè)者的心臟血管有無病變。若檢測(cè)用的Tc是表中的一種，則可能是(　　)
同位素 半衰期
95mTc 61天
96Tc 4.3天
97mTc 91天
99mTc 6.01小時(shí)
A.95mTc B．96Tc
C．97mTc D．99mTc
例5　以下關(guān)于放射性元素產(chǎn)生的射線的應(yīng)用，說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．經(jīng)過射線照射的蔬菜可以保存更長時(shí)間
B．利用γ射線的穿透性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以用它為人體探傷
C．α射線可以用來消除有害的靜電
D．射線可以培育新的優(yōu)良作物品種
第2課時(shí)　核反應(yīng)　放射性同位素及其應(yīng)用
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.知道核反應(yīng)及其遵循的規(guī)律，會(huì)正確書寫核反應(yīng)方程式(重難點(diǎn))。2.知道人工放射性同位素，了解放射性同位素在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
一、核反應(yīng)
1．核反應(yīng)：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)變化的過程。
(1)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)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。
2．原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)
(1)1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，N＋He―→O＋H。
(2)1932年查德威克用α粒子轟擊鈹，發(fā)現(xiàn)了中子：Be＋He→C＋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Al＋He→P＋n，
P→Si＋e。
3．遵循規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。
衰變和原子核的人工轉(zhuǎn)變有什么不同？
答案　衰變是具有放射性的不穩(wěn)定核自發(fā)進(jìn)行的變化，原子核的人工轉(zhuǎn)變是用α粒子、質(zhì)子、中子或γ光子轟擊原子核發(fā)生的變化。
例1　完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，哪個(gè)是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。
(1)N＋n→C＋________；
(2)N＋He→O＋________；
(3)B＋n→________＋He；
(4)Be＋He→________＋n；
(5)Fe＋H→Co＋________。
答案　(1)H
(2)H，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程
(3)Li
(4)C，發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程
(5)n
書寫核反應(yīng)方程時(shí)要注意
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)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中，一般會(huì)發(fā)生質(zhì)量的變化。
例2　(2022·湖北卷)上世紀(jì)四十年代初，我國科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案：如果靜止原子核Be俘獲核外K層電子，可生成一個(gè)新原子核X，并放出中微子νe，即Be＋e―→X＋νe。根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動(dòng)能和動(dòng)量，可以間接測(cè)量中微子的能量和動(dòng)量，進(jìn)而確定中微子的存在。下列說法正確的是(　　)
A．原子核X是Li
B．核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變
C．核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同
D．中微子νe的電荷量與電子的相同
答案　A
解析　根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為7，電荷數(shù)為3，即原子核X是Li，A正確，C
錯(cuò)誤；由選項(xiàng)A可知，原子核X是Li，則核反應(yīng)方程為Be＋e―→Li＋νe，則反應(yīng)前的總質(zhì)子數(shù)為4，反應(yīng)后的總質(zhì)子數(shù)為3，B錯(cuò)誤；中微子不帶電，則中微子νe的電荷量與電子的不相同，D錯(cuò)誤。
二、放射性同位素及其應(yīng)用　輻射與安全
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)與天然放射性物質(zhì)相比，人工放射性同位素的資源豐富，放射強(qiáng)度容易控制，半衰期比較短，因此放射性廢料容易處理，獲得了廣泛的應(yīng)用。
2．應(yīng)用：
(1)射線測(cè)厚儀：工業(yè)部門使用放射性同位素發(fā)出的射線來測(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。
例3　我國科學(xué)家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰島素。為了證明人工合成的牛胰島素與天然的是否為同一物質(zhì)，在人工合成牛胰島素過程中摻了放射性14C，然后將人工合成的牛胰島素與天然的混合得到了放射性14C分布均勻的結(jié)晶物，從而證明了兩者是同一物質(zhì)，為我國在國際上首先合成具有生物活性牛胰島素提供了有力證據(jù)。在人工合成過程中摻入放射性14C的用途是(　　)
A．催化劑 B．媒介質(zhì)
C．組成元素 D．示蹤原子
答案　D
解析　用放射性同位素代替非放射性同位素來制成各種化合物，再用儀器探測(cè)“放射性標(biāo)記”，即用放射性同位素作為示蹤原子。故選D。
例4　“心臟灌注顯像”的檢測(cè)技術(shù)是將含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被檢測(cè)者的動(dòng)脈中，經(jīng)40分鐘后，對(duì)被檢測(cè)者的心臟進(jìn)行造影，血管被堵塞的部分由于無放射性物質(zhì)到達(dá)而無放射線射出。醫(yī)生根據(jù)顯像情況判斷被檢測(cè)者的心臟血管有無病變。若檢測(cè)用的Tc是表中的一種，則可能是(　　)
同位素 半衰期
95mTc 61天
96Tc 4.3天
97mTc 91天
99mTc 6.01小時(shí)
A.95mTc B．96Tc C．97mTc D．99mTc
答案　D
解析　由題意可知，檢測(cè)用的Tc半衰期即不能太長，太長了對(duì)人體產(chǎn)生的傷害較大，注射液注入被檢測(cè)者動(dòng)脈中40分鐘后對(duì)心臟進(jìn)行造影，99mTc的半衰期為6.01 h，則99mTc最合適。故選D。
例5　以下關(guān)于放射性元素產(chǎn)生的射線的應(yīng)用，說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．經(jīng)過射線照射的蔬菜可以保存更長時(shí)間
B．利用γ射線的穿透性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以用它為人體探傷
C．α射線可以用來消除有害的靜電
D．射線可以培育新的優(yōu)良作物品種
答案　B
解析　射線可以有效殺滅蔬菜中的微生物，經(jīng)過射線照射的蔬菜可以保存更長時(shí)間，故A正確，不符合題意；γ 射線會(huì)造成電離輻射，對(duì)人體有巨大傷害，不可以用它為人體探傷，故B錯(cuò)誤，符合題意；α射線有很強(qiáng)的電離作用，可以用來消除有害的靜電，故C正確，不符合題意；可以用γ射線處理種子，誘發(fā)其變異，培育出新品種，故D正確，不符合題意。

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