核反应_核能2

1、第三节第三节 核反应核能核反应核能课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第三三节节核核反反应应核核能能基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理一、原子核的组成一、原子核的组成1原子核由原子核由_和和_组成，两者统称为组成，两者统称为_2原子核常用原子核常用 表示，表示，X为元素符号，上角标为元素符号，上角标A表表示核的质量数，下角标示核的质量数，下角标Z表示核的表示核的_ (原子原子序数序数)3同位素是具有相同的同位素是具有相同的_而而_不同的原不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置子核，在元素周期表中处于同一位置二、天然放射现象二、天然放射现象1

2、天然放射现象：某些元素自发放射某些射线的天然放射现象：某些元素自发放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称放射性元素现象称为天然放射现象，这些元素称放射性元素质子质子中子中子核子核子电荷数电荷数质子数质子数中子数中子数2三种射线的本质：三种射线的本质：射线是射线是_，射线是射线是_，射线是射线是_三、原子核的衰变三、原子核的衰变1衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化可分为新核的变化可分为_、_，并伴随着，并伴随着射线放出射线放出2半衰期：放射性元素的原子核有半衰期：放射性元素的原子核有_发生衰发生衰变所需要的时间变所需要的时间四、核能四、

3、核能1核反应规律：在核反应中，核反应规律：在核反应中，_守恒，守恒，_守恒守恒氦核氦核电子电子光子光子衰变衰变衰变衰变质量数质量数半数半数动量动量2核力核力(1)概念：组成原子核的概念：组成原子核的_之间存在的作用之间存在的作用力力(2)核力特点核力特点核力是核力是_ (强力强力)的一种表现，在的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多它的作用范围内，核力比库仑力大得多核力是核力是_力，作用范围在力，作用范围在1.51015 m之之内内每个核子只跟每个核子只跟_的核子发生核力作用，的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性这种性质称为核力的饱和性核子核子强相互作用强相互作用短程短程相邻

4、相邻3质量亏损质量亏损(1)爱因斯坦质能方程：爱因斯坦质能方程：_.(2)质量亏损：原子核的质量质量亏损：原子核的质量_组成它的核子组成它的核子的质量之和的现象的质量之和的现象4结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个个_时需要的能量，或若干个核子在核力作时需要的能量，或若干个核子在核力作用下结合成用下结合成_时需要的能量时需要的能量五、核裂变和核聚变五、核裂变和核聚变1重核裂变重核裂变(1)定义：使重核分裂成定义：使重核分裂成_的原子核的的原子核的核反应核反应Emc2小于小于核子核子原子核原子核质量较小质量较小(2)铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂

5、变，铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，一种典型的反应是生成钡和氪，同时放出三个中子，一种典型的反应是生成钡和氪，同时放出三个中子，核反应方程为核反应方程为(3)链式反应：由重核裂变产生中子使裂变反应一代链式反应：由重核裂变产生中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫做核裂变的链式反应接一代继续下去的过程叫做核裂变的链式反应(4)链式反应的条件：要有足够浓度的链式反应的条件：要有足够浓度的235U；铀块体积需铀块体积需_临界体积，或铀块质量临界体积，或铀块质量_临界质量临界质量2轻核聚变轻核聚变(1)定义：两个轻核结合成定义：两个轻核结合成_的核，这样的核的核，这样的核反应叫聚变反应叫聚

6、变(2)聚变发生的条件：使物体达到几百万度的高聚变发生的条件：使物体达到几百万度的高温温大于大于大于大于较重较重课堂互动讲练课堂互动讲练一、三种射线的比较一、三种射线的比较即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.(2009年高考上海卷年高考上海卷)放射性元素衰变时放出的三放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是()A射线，射线，射线，射线，射线射线B射线，射线，射线，射线，射线射线C射线，射线，射线，射线，射线射线 D射线，射线，射线，射线，射线射线解析：解析：选选B.由放射线的本质和特性知，三种射线由放射线的本质

7、和特性知，三种射线的穿透能力是的穿透能力是射线最强，射线最强，射线最弱，由此可知，射线最弱，由此可知，选项选项B正确正确二、原子核的衰变二、原子核的衰变1原子核衰变规律原子核衰变规律式中式中N原原、m原原表示衰变前的放射性元素的原子数表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，和质量，N余余、m余余表示衰变后尚未发生衰变的放表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，表示衰变时间，表表示半衰期示半衰期(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态内部因素决定的，跟原子所处的物理状

8、态(如温如温度、压强度、压强)或化学状态或化学状态(如单质、化合物如单质、化合物)无关无关特别提醒：特别提醒：(1)半衰期是大量原子核衰变时的统半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言(2)原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化后质量发生变化(质量亏损质量亏损)而释放出核能而释放出核能即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有()A是原子核质量减少一半所需的时间是原子核质量减少一

9、半所需的时间B是原子核有半数发生衰变所需的时间是原子核有半数发生衰变所需的时间C把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的半衰期放射性元素的半衰期D可以用来测定地质年代、生物年代等可以用来测定地质年代、生物年代等解析：解析：选选BD.原子核衰变成新核，新核与未原子核衰变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半，数量、质量减少一半，A错错B对；衰变快慢对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年代、状态

10、或化学状态无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故生物年代等，故C错错D对对三、核反应的四种类型三、核反应的四种类型特别提醒：特别提醒：(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接向，不能用等号连接(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程写核反应方程解析：解析：选选AC.衰变是放射出氦核的天然放射现象，衰变是放射出氦核的天然放射现象，A正确；正确；衰变是放射出

11、电子的天然放射现象，而衰变是放射出电子的天然放射现象，而B项是发现质子的原子核人工转变，故项是发现质子的原子核人工转变，故B错；错；C项项是轻核的聚变，是轻核的聚变，D项是项是衰变现象，故衰变现象，故C对对D错错四、核能的产生和计算四、核能的产生和计算1获得核能的途径获得核能的途径(1)重核裂变：某些重核分裂成中等质量的核的反重核裂变：某些重核分裂成中等质量的核的反应过程，同时释放大量的核能要使铀应过程，同时释放大量的核能要使铀235发生发生链式反应以持续地输出能量，铀块的体积应大于链式反应以持续地输出能量，铀块的体积应大于它的临界体积它的临界体积重核的裂变：如重核的裂变：如应用：原子弹、核反

12、应堆应用：原子弹、核反应堆(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应因此聚变反应又叫热核反应轻核的聚变：如轻核的聚变：如应用：氢弹、可控热核反应应用：氢弹、可控热核反应2核能的计算方法核能的计算方法(1)根据爱因斯坦质能方程列式计算：即根据爱因斯坦质能方程列式计算：即Emc2(m的单位：的单位：kg)(2)根据根据1原子质量单位原子质量单位(u)相当于相当于93

13、1.5兆电子兆电子伏能量，则伏能量，则Em931.5 MeV(m的单位：的单位：u,1 u1.66061027 kg)(3)核反应遵守动量守恒定律和能量守恒定律，核反应遵守动量守恒定律和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒定律和能量守恒因此我们可以结合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能定律来计算核能特别提醒：特别提醒：(1)质量数与质量是两个不同的概质量数与质量是两个不同的概念核反应中质量数、电荷数都守恒，但核反应念核反应中质量数、电荷数都守恒，但核反应中依然有质量亏损中依然有质量亏损(2)爱因斯坦的质能方程反映了原子核质量亏损和爱因斯坦的质能方程反映了原子核质量亏损和释放出核能这两种现象

14、之间的联系，并不表示质释放出核能这两种现象之间的联系，并不表示质量和能量之间的转变关系量和能量之间的转变关系(即：核反应中的质量亏即：核反应中的质量亏损，并不是这部分质量消失或质量转化为能损，并不是这部分质量消失或质量转化为能量量)质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子的个数是不变的核子的个数是不变的(3)质量亏损并不否定质量守恒定律质量亏损并不否定质量守恒定律即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)4.(2010年高考北京卷年高考北京卷)太阳因核聚变释放出巨大的太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少太阳每秒钟辐射出能量，同时

15、其质量不断减少太阳每秒钟辐射出的能量约为的能量约为41026 J，根据爱因斯坦质能方程，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近太阳每秒钟减少的质量最接近()A1036 kgB1018 kgC1013 kg D109 kg解析：解析：选选D.本题考查了爱因斯坦质能方程，解答本题考查了爱因斯坦质能方程，解答本题要熟记公式本题要熟记公式Emc2.由公式可得：由公式可得： m ，所以，所以D选项正确选项正确经典题型探究经典题型探究衰变次数的分析与半衰期的计算衰变次数的分析与半衰期的计算图图1231【解析解析】(1)选选ABD.设设衰变次数为衰变次数为x，衰变次衰变次数为数为y，由质量数守恒和

16、电荷数守恒得，由质量数守恒和电荷数守恒得2322084x90822xy解得解得x6，y4，C错错D对对铅核、钍核的质子数分别为铅核、钍核的质子数分别为82、90，故，故A对对铅核、钍核的中子数分别为铅核、钍核的中子数分别为126、142，故，故B对对【答案】【答案】(1)ABD(2)正电子正电子56天天核反应方程及反应类型核反应方程及反应类型(1)_是发现中子的核反应方程，是发现中子的核反应方程，_是研究原子弹的基本核反应方程，是研究原子弹的基本核反应方程，_是研是研究氢弹的基本核反应方程究氢弹的基本核反应方程(2)求求B项中项中X的质量数和中子数的质量数和中子数(3)判断以上五个核反应的反应

17、类型判断以上五个核反应的反应类型【思路点拨】【思路点拨】根据核反应方程遵循的基本规根据核反应方程遵循的基本规律，正确书写方程，还要注意衰变、人工转变、律，正确书写方程，还要注意衰变、人工转变、裂变、聚变的区别裂变、聚变的区别【解析】【解析】(1)E是查德威克发现中子的核反应是查德威克发现中子的核反应方程，方程，A是氢弹，是氢弹，B是原子弹的核反应方程是原子弹的核反应方程(2)由电荷数守恒和质量数守恒可以判定由电荷数守恒和质量数守恒可以判定X质量质量数为数为144，电荷数为，电荷数为56，所以中子数为：，所以中子数为：1445688.(3)衰变是原子核自发地放出衰变是原子核自发地放出粒子或粒子或

18、粒子的反粒子的反应，应，C是是衰变，衰变，D是是衰变，衰变，E是人工控制的原是人工控制的原子核的变化，属人工转变，裂变是重核吸收中子核的变化，属人工转变，裂变是重核吸收中子后分裂成几个中等质量的核的反应，子后分裂成几个中等质量的核的反应，B是裂是裂变，聚变是几个轻核结合成较大质量的核的反变，聚变是几个轻核结合成较大质量的核的反应，应，A是聚变是聚变【答案】【答案】(1)EBA(2)14488(3)见解析见解析假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是是2.0136 u，中子的质量是，中子的质量是1.00