2019屆二輪復(fù)習(xí) 對核反應(yīng)的四種類型的考查 學(xué)案 (全國通用)

知識點對核反應(yīng)的四種類型的考查知識回顧(原子核的組成L現(xiàn)象(三種射線<丿嚴(yán)衰變:多x?衰變：；xZ-4Z-2H質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：罵N+；H匕一氣丙冃—｛中子的發(fā)現(xiàn)：：Be+；H￡—勒C十切廣放射性同位素：骨A1敲一和+R談P一器Si++紅廠(質(zhì)能方程：於啦J-<3—彳重核裂變：昭U+紡一曙曲+器K『+3就f[輕核聚變:：H+；H—弭二I廠衰變及核反應(yīng)方程的書寫和核能的計算原子核的衰變衰變實質(zhì)：?衰變是原子核中的2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個氦核并射出；P衰變是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，再將電子射出；y衰變伴隨著a衰變或P衰變同時發(fā)生，不改變原子核的質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)，以光子形式釋放出衰變過程中產(chǎn)生的能量.衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)；半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對個別、少數(shù)原子無意義.核反應(yīng)方程的書寫核反應(yīng)過程一般不可逆，所以核反應(yīng)方程中用“一表示方向而不能用等號代替.核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，但核反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能.核反應(yīng)的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ)，不能只依據(jù)兩個守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程.核能的計算方法根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方，即AE=Amc2j).根據(jù)1原子質(zhì)量單位相當(dāng)于931.5兆電子伏能量，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)MeV乘以931.5MeV，即/E刊mx931.5MeV.如果核反應(yīng)時釋放的核能是以動能形式呈現(xiàn)，則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動能的增量即為釋放的核能規(guī)律方法核能的計算方法根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方，即AE=Amc2(J)；根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5MeV，即JE=Jmx931.5(MeV)；如果核反應(yīng)時釋放的核能是以動能形式呈現(xiàn)，則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動能的增量即為釋放的核能.例題分析【例1】(2016年高考?課標(biāo)全國卷II)在下列描述核反應(yīng)過程的方程中，屬于a衰變的是，屬于B衰變的是，屬于裂變的是，屬于聚變的是?(填正確答案標(biāo)號)^Cf護+J>e?2P^?2S+-°1e232Uf234Th+2He14N+4Hef17O+1H232U+°nf14°Xe+94Sr+2°nFfH+fHfJHe+jn【答案】CABEF【解析】天然放射性元素自發(fā)地放出乂粒子［即氨核壬H◎的衰變屬于/衰變，放出』粒子的衰變屬于0衰變:重核分裂成幾個中等質(zhì)量原子核的現(xiàn)象為核裂變；輕原子核聚合成較重原子核的反應(yīng)為核聚變.【例2】(多選)關(guān)于核反應(yīng)方程234Thf234Pa+X+JE(JE為釋放出的核能，X為新生成粒子)，已知2^Th的半衰期為T則下列說法正確的是()29；Pa沒有放射性234Pa比230Th少1個中子，X粒子是從原子核中射出的，此核反應(yīng)為B衰變3N0個230Th經(jīng)2T時間因發(fā)生上述核反應(yīng)而放出的核能為4N/E(N0數(shù)值很大)230Th的比結(jié)合能為￥34234Th的化合物的半衰期等于T【答案】BCE【解析】電荷數(shù)大于83的都有放射性，A錯誤；X粒子是“粒子，它是由中子衰變成一個質(zhì)子和電子，3所以此核反應(yīng)為B衰變，B正確；有半數(shù)原子核發(fā)生衰變的時間為半衰期，N0個230Th經(jīng)2T時間有4N0個2爲(wèi)3Th發(fā)生了衰變，故放出的核能為4n0AEC正確；根據(jù)比結(jié)合能的定義可知D錯誤；半衰期只與原子核有關(guān)，與元素所處狀態(tài)無關(guān)，E正確.學(xué)專題練習(xí)1?“兩彈一星”可以說長了中國人的志氣，助了中國人的威風(fēng).下列核反應(yīng)方程中，屬于研究'兩彈”的基本核反應(yīng)方程的是（）①‘N+He—0+H②二-U+nf：Sr+'Xe+10n③、Uf「：Th+He④H+H—He+n①②B.②③C.②④D.③④【答案】C【解析^兩彈與旨原子彈和氫彈，原子彈的核反應(yīng)方程是鈾檢裂變，②正確，氫彈的核反應(yīng)方程是輕核聚變,④正確，所以選項C正確.2.2017年9月3日，朝鮮不顧國際社會強列反對進行第六次核試驗.下列核反應(yīng)方程中，屬于a衰變的是（）A.1”+2He—17O+1HB.292U—234Th+4HeC.2H+JH—2He+0nD.294Th—234Pa+_0e【答案】B【解析】A選項為盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)，為人工轉(zhuǎn)變，B選項為a衰變，C選項為輕核聚變；D選項為卩衰變.3.放射性原子核人U經(jīng)3次a衰變和2次卩衰變后，新原子核中含有的中子數(shù)是（）A.226B.138C.92D.88【答案】B23承斗235225【解析】由衰變方程'；U—3-'He+2〔e+；：：Ra知，原子核:：:：Ra中含有226_88=138（個）中子，B項正確.4?軌道電子俘獲（EC）是指原子核俘獲了其核外內(nèi)層軌道電子所發(fā)生的衰變，如釩（LV）俘獲其K軌道電子后變?yōu)殁仯ㄡ揟i）,同時釋放一個中微子v,方程為為V+Je—跖Ti+v.ee關(guān)于上述軌道電子俘獲，下列說法中正確的是（）原子核內(nèi)一個質(zhì)子俘獲電子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶釉雍藘?nèi)一個中子俘獲電子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子原子核俘獲電子后核子數(shù)增加原子核俘獲電子后電荷數(shù)增加【答案】A【解析】由已知核反應(yīng)方程，“軌道電子俘獲”后，電荷數(shù)減少，質(zhì)量數(shù)不變，故B、C、D錯，A正確.5?現(xiàn)有三個核反應(yīng)：二Na—二Mg+-Ie2351141c-.-；:U+：n—=Ba+朋Kr+3：n:H+：H—He+：n下列說法正確的是（）①是裂變，②是卩衰變，③是聚變①是聚變，②是裂變，③是卩衰變①是卩衰變，②是裂變，③是聚變①是卩衰變，②是聚變，③是裂變【答案】C【解析】原子核自發(fā)地放出某種粒子后成為新的原子核，叫做衰變，①為衰變.原子序數(shù)較大的重核分解成原子序數(shù)較小的原子檢，叫做重核裂變，②為裂變.原子序數(shù)很小的原子檢漿合成原子序數(shù)較犬的原子核，叫做輕檢漿變，③為漿變.所以.匚選項正確6.2006年美國和俄羅斯的學(xué)家利用回旋加速器，通過二Ca轟擊匚:Cf（锎249）發(fā)生核反應(yīng)，成功合成第118號元素，這是迄今為止門捷列夫元素周期表中原子序數(shù)最大的元素.實驗表明，該元素的原子核先放出3個相同的粒子X,再連續(xù)經(jīng)過3次a衰變后，變成質(zhì)量數(shù)為282的第112號元素的原子核，則上述過程中粒子X是（）中子B.質(zhì)子C.電子D.a粒子【答案】A297S4【解析】由于最終經(jīng)3次a衰變變成原子核黑Y,由此可知原來的核應(yīng)為爲(wèi)，而該核是由某原子核放出斗8型43349357型了3個粒子X形成的.而-:Ca和:：Cf的總質(zhì)子數(shù)為118,質(zhì)量數(shù)為297,由此可知"Ca+二Cf—二：，S4—二：+3：n,故A正確.7?北京奧委會接受專家的建議，大量采用對環(huán)境有益的新技術(shù)?如奧運會場館周圍的90的路燈將采用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，奧運會90的洗浴熱水將采用全玻真空太陽能集熱技術(shù).太陽能的產(chǎn)生是由于太陽內(nèi)部高溫高壓條件下的核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的，其核反應(yīng)方程是（）4:HJHe+2-eTOC\o"1-5"\h\z1441_1N+二He—H二U+：n—汀Sr+二Xe+3:n\o"CurrentDocument"33S234斗xU—Th+】He【答案】A【解析】衣陽內(nèi)部發(fā)生的是核聚變反應(yīng)，由輕核結(jié)合成中等質(zhì)量的核，E為原子核的人工轉(zhuǎn)變，C為裂變,D為衰變，故真正確8?原子核反應(yīng)有廣泛的應(yīng)用，如用于核電站等.在下列核反應(yīng)中，屬于核裂變反應(yīng)的是（）TOC\o"1-5"\h\z101■?4:B+：n—Li+二He33息234斗二U—；：Th+】He1441_1N+二He—：O+：H血1144■亠U+：n—汽Ba+仝Kr+3：n【答案】D【解析】裂變是重核俘獲中子后變成中等質(zhì)量的原子核，同時還要放出幾個中子，故選項D正確.9.關(guān)于核反應(yīng)方程:H+：H—He+X，以下說法中正確的是（）X是:n,該核反應(yīng)屬于聚變X是:H,該核反應(yīng)屬于裂變X是:n,該反應(yīng)中的核燃料是當(dāng)前核電站采用的核燃料X是:H,該反應(yīng)中的核燃料是當(dāng)前核電站采用的核燃料【答案】A【解析】由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知X是中子，輕核發(fā)生聚變，當(dāng)前核電站采用的核燃料是鈾235，故A正確235235—個二U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)的裂變方程為二U+：n-X+總Sr+2:n,貝V下列敘述正確的是（）X原子核中含有86個中子X原子核中含有141個核子因為裂變時釋放能量，根據(jù)E=mc2,所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加因為裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少【答案】A【解析】X原子核中的核子數(shù)為（235+1）—（94+2）=140個，B錯誤；中子數(shù)為140—（92—38）=86個，A正確；裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但是其總質(zhì)量數(shù)是不變的，C、D錯誤.在下列四個核反應(yīng)中，X表示中子的是，屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變的是14斗17"n+He—LO+X二Al+He」P+Xh+hJHe+X235nr135U+X」Sr+>Xe+10X【答案】BCDAB【解析】在核反應(yīng)中，不管是什么類型的核反應(yīng)，都遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，據(jù)此，可以判斷未知粒子屬于什么粒子，在電中，未知粒子的質(zhì)量數(shù)為：14+4=17+x,x=l,其電荷數(shù)為：7+2=S+y,y=b即未知粒子是質(zhì)子門也；對未知粒子的質(zhì)量數(shù)：27+4=：n+x,x=l,其電荷數(shù)為：13+2=15+廠尸山所以是中子血”對0未知粒子的質(zhì)量數(shù)為：2+3=4+x,x=l,電荷數(shù)為：l+l=2+y,y=0；也是中子An*對D,未知粒子質(zhì)量數(shù)為235+x=^i+136+lDx,x=l,電荷數(shù)為：92+y=3S+54+1呀y(tǒng)=0,也是中子故方程中兀是中子的核反應(yīng)為玄J）其中仏E為原子核的人工轉(zhuǎn)變.（多選）能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一.下列釋放核能的反應(yīng)方程中，表述正確的是（）H+：H—He+：n是核聚變反應(yīng)H+H—He+：n是卩衰變血144典亠U+：n—Ba+Kr+3:n是核裂變反應(yīng)D.■--U+：m'Xe+三Sr+2：n是a衰變【答案】AC【解析】A項為輕核聚變，卩衰變的實質(zhì)為一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子后釋放出一個電子，選項B錯誤；a衰變的實質(zhì)是釋放氦核（a粒子），而D項是重核裂變，并未釋放a粒子，選項D錯誤，正確選項為A、C.（多選）下列說法中正確的有（）二Th核的比結(jié)合能比；:U核的大天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子1.0X1024個；:u核經(jīng)過兩個半衰期后還剩1.0X106個【答案】AC【解析】結(jié)合能與核子數(shù)的比值，即為比結(jié)合能，由比結(jié)合能可知，當(dāng)質(zhì)量數(shù)犬于詼時，比結(jié)合能隨著質(zhì)量數(shù)的増加而減小，所以.三功核的犬…工正確,天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子檢具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，E錯誤,從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷，能圾差一定的，只能輻射特定頻率的光子，C正確,1.0xl0＞個檢經(jīng)過兩個半衰期后還剩0-25xl0＞個沒有衰變，故D錯誤.（多選）“兩彈一星”可以說長了中國人的志氣，助了中國人的威風(fēng)，下列關(guān)于原子彈和氫彈說法正確的是（）原子彈是根據(jù)輕核聚變原理，基本核反應(yīng)方程式:H+匚H-]He+：n原子彈是根據(jù)重核的裂變原理，基本核反應(yīng)方程式人U+：n-汀Sr+二Xe+10：n氫彈是根據(jù)輕核聚變原理，基本核反應(yīng)方程式:H+匚H-]He+：n氫彈是根據(jù)重核的裂變原理，基本核反應(yīng)方程式匸U+：n-汀Sr+三Xe+10：n【答案】BC【解析】原子彈是根據(jù)重核的裂變原理，基本核反應(yīng)方程式、U+：n-訂Sr+二Xe+10：n,A錯誤，B正確；氫彈是根據(jù)輕核聚變原理，基本核反應(yīng)方程式〔H+He+：n,C正確，D錯誤.學(xué)（多選）關(guān)于核聚變，以下說法正確的是（）與裂變相比輕核聚變輻射極少，更為安全、清潔世界上已經(jīng)有利用核聚變來發(fā)電的核電站要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離達到10-15m以內(nèi)，核力才能起作用D.地球聚變?nèi)剂系膬α渴重S富，從海水中可以提煉出大量核聚變所需的氘核【答案】ACD【解析】與裂變相比，核聚變有下面的幾個優(yōu)勢：（1）安全、清潔、輻射少；（2）核燃料儲量多；（3）核廢料易處理.但核聚變發(fā)電還沒有投入實際運行.所以B項是不正確的兩個氘核聚變產(chǎn)生一個中子和一個氦核，已知氘核質(zhì)量mD=2.0136u，氦核質(zhì)量mHe=3.0150u，中子質(zhì)量m=1.0087u.n（1）計算釋放出的結(jié)合能；（2）若反應(yīng)前兩氘核的動能均為Ek0=0.35MeV,它們正撞發(fā)生聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，則反應(yīng)產(chǎn)生的氦核和中子的動能各為多大？【答案】（1）3.26MeV（2）0.99MeV2.97MeV【解析】（1）核反應(yīng)方程為：反應(yīng)質(zhì)量虧損皿=』血一^-^=0.0035u.由質(zhì)能方程得釋放核能AE=Amx931.5M?V=0?i35>=?31.5M?V=3.26MeV（刁將兩氛核作為一個系統(tǒng)，由動量守恒有:+11由能量守恒有：三皿莎耳+2毗山=AZ+三躬②由①②代入數(shù)據(jù)可得E送三=dggMeV,Z^=2.?7MeV一個中子轟擊鈾核C-U）可裂變生成鋇「Ba）和氪（：：Kr）,已知乙U「Ba、Kr和中子的質(zhì)量分別是235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0087u，寫出鈾裂變反應(yīng)方程，并計算235g的235U裂變時放出的能量.（NA=6.02x1023mol-1）【答案】見解析【解析】據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得該核反應(yīng)方程為：U+n-"'Ba+：Kr+3n；反應(yīng)前后質(zhì)量虧損為：Am=（235.0439+1.0087—140.9139—91.8973—3x1.0087）u=0.2153u根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程AE=Amc2可以求出釋放能量為：AE=Amc2=0.2153x931.5MeV~2x102MeV235g鈾235的摩爾數(shù)為n=宀=1；235g鈾235個數(shù)為N=1x6.02x1023=6.02x1023個；因此235g鈾235完全裂變時釋放的能量E=NAE=6.02x1023x2x102MeV=1.204x1026MeV.現(xiàn)有的核電站常用的核反應(yīng)之一是:血]13斗IP—~U+：n—「Nd+r+3:n+8-応+v核反應(yīng)方程中的t是反中微子，它不帶電，質(zhì)量數(shù)為零，試確定生成物鋯(r)的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù).已知鈾核的質(zhì)量為235.0439u，中子的質(zhì)量為1.0087u，釹(Nd)核的質(zhì)量為142.9098u，鋯核的質(zhì)量為89.9047u，試計算1kg鈾235裂變釋放的能量為多少？(已知1u質(zhì)量相當(dāng)于931.5MeV的能量，且1u=1.6606x10-27kg，不計電子的質(zhì)量)【答案】(1)4090(2)8.1x1013J【解析】⑴錯的電荷數(shù)7=92-60+8=40,質(zhì)量數(shù)A=236-146=90.(2)1kg鈾235中鈾核的個數(shù)為n=1235.0439X1.6606X10-2\2.56^1個不計電子質(zhì)量，1個鈾羽5核裂變產(chǎn)生的質(zhì)量虧損為0.212u,釋放的能量為AE=0.212x931.5XfeV,則1kg鈾耳5完全裂變釋放的能勒E=nAE=2.56xW24