（精品讲义）原子核章末总结word版含答案2

04/505/5/章末总结一、对核反应方程及类型的理解1．核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰变自发eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e人工转变人工控制eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(卢瑟福发现质子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(查德威克发现中子)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,+1)e重核裂变比较容易进行人工控制eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)neq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n轻核聚变目前无法控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n2.核反应方程式的书写(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础．如质子(eq\o\al(1,1)H)、中子(eq\o\al(1,0)n)、α粒子(eq\o\al(4,2)He)、β粒子(eq\o\al(0,－1)e)、正电子(eq\o\al(0,+1)e)、氘核(eq\o\al(2,1)H)、氚核(eq\o\al(3,1)H)等．(2)掌握核反应方程遵循的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．(3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒．例1(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程中，表述正确的是()A.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n是原子核的人工转变B.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋γ是核聚变反应C.eq\o\al(19,9)F＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(4,2)He是α衰变D.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n是裂变反应答案ABD解析A是原子核的人工转变的反应方程式；B是聚变的核反应方程式；C并不是α衰变，而是人工转变，衰变是自发进行的，不受外界因素的影响；D是裂变的核反应方程式．故A、B、D正确．针对训练1在下列四个核反应方程式中，X表示中子的是______，属于原子核的人工转变的是________．A.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋XB.eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋XC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋XD.eq\o\al(235,92)U＋X→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10X答案BCDAB解析不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒，对A，未知粒子的质量数为14＋4－17＝1，电荷数为7＋2－8＝1，即未知粒子是质子(eq\o\al(1,1)H)；对B，未知粒子的质量数为27＋4－30＝1，电荷数为13＋2－15＝0，所以X是中子(eq\o\al(1,0)n)；对C，未知粒子的质量数为2＋3－4＝1，电荷数为：1＋1－2＝0，X也是中子(eq\o\al(1,0)n)；对D，未知粒子质量数为eq\f(235－90－136,9)＝1，电荷数为38＋54－92＝0，X也是中子(eq\o\al(1,0)n)，故方程中X是中子的核反应为B、C、D，其中A、B为原子核的人工转变．

二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间．计算公式：N余＝N原(eq\f(1,2))n或m余＝m原(eq\f(1,2))n，其中n＝eq\f(t,T1/2)，T1/2为半衰期．2．确定衰变次数的方法(1)eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e根据质量数、电荷数守恒得A＝A′＋4nZ＝Z′＋2n－m两式联立求解得α衰变次数n和β衰变次数m.(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．例2(多选)关于天然放射现象，以下叙述正确的是()A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变长B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．铀核(eq\o\al(238,92)U)衰变为铅核(eq\o\al(206,82)Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变答案CD解析半衰期的时间与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期不变，故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生的，故B错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C正确；铀核(eq\o\al(238,92)U)衰变为铅核(eq\o\al(206,82)Pb)的过程中，每经过一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经过一次β衰变质子数增加1，质量数不变；由质量数和核电荷数守恒，可知要经过8次α衰变和6次β衰变，故D正确．针对训练2放射性元素eq\o\al(238,92)U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成eq\o\al(210,83)Bi，而eq\o\al(210,83)Bi可以经一次衰变变成eq\o\al(210,a)X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成eq\o\al(b,81)Tl，eq\o\al(210,a)X和eq\o\al(b,81)Tl最后都变成eq\o\al(206,82)Pb，衰变路径如图1所示．则()图1A．a＝82，b＝211B.eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是β衰变，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是α衰变C.eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是α衰变，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是β衰变D.eq\o\al(b,81)Tl经过一次α衰变变成eq\o\al(206,82)Pb答案B解析由eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a＝84.由eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl，核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b＝206，故eq\o\al(206,81)Tl→eq\o\al(206,82)Pb发生了一次β衰变．故选B.三、核能的计算1．利用质能方程来计算核能(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm.(2)根据爱因斯坦质能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2计算核能．方程ΔE＝Δmc2中若Δm的单位用“kg”、c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”；若Δm的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式推算ΔE，此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”，即1u＝1.66×10－27kg，相当于931.5MeV，即原子质量单位1u对应的能量为931.5MeV，这个结论可在计算中直接应用．2．利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．例3已知氘核的平均结合能为1.1MeV，氦核的平均结合能为7.1MeV，则两个氘核结合成一个氦核时()A．释放出4.9MeV的能量B．释放出6.0MeV的能量C．释放出24.0MeV的能量D．吸收4.9MeV的能量答案C解析依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He，因氘核的平均结合能为1.1MeV，氦核的平均结合能为7.1MeV，故释放的核能为ΔE＝4×7.1MeV－2×2×1.1MeV＝24.0MeV，故选C.例4用中子轰击锂核(eq\o\al(6,3)Li)发生核反应，生成氚核(eq\o\al(3,1)H)和α粒子，并放出4.8MeV的能量．已知1u相当于931.5MeV的能量．(1)写出核反应方程；(2)求出质量亏损；(3)若中子和锂核是以等大反向的动量相碰，且核反应释放的能量全部转化为新生核的动能，则氚核和α粒子的动能比是多少？答案(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He＋4.8MeV(2)0.0052u(3)4∶3解析