2019屆二輪復習 對核反應的四種類型的考查 學案 (全國通用)_第1頁
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知識點對核反應的四種類型的考查知識回顧(原子核的組成L現象(三種射線<丿嚴衰變:多x?衰變:;xZ-4Z-2H質子的發(fā)現:罵N+;H匕一氣丙冃—{中子的發(fā)現::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廠衰變及核反應方程的書寫和核能的計算原子核的衰變衰變實質:?衰變是原子核中的2個質子和2個中子結合成一個氦核并射出;P衰變是原子核中的中子轉化為一個質子和一個電子,再將電子射出;y衰變伴隨著a衰變或P衰變同時發(fā)生,不改變原子核的質量數與電荷數,以光子形式釋放出衰變過程中產生的能量.衰變的快慢由原子核內部因素決定,跟原子所處的物理、化學狀態(tài)無關;半衰期是統(tǒng)計規(guī)律,對個別、少數原子無意義.核反應方程的書寫核反應過程一般不可逆,所以核反應方程中用“一表示方向而不能用等號代替.核反應方程遵循質量數、電荷數守恒,但核反應前后的總質量一般會發(fā)生變化(質量虧損)且釋放出核能.核反應的生成物一定要以實驗為基礎,不能只依據兩個守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來寫核反應方程.核能的計算方法根據愛因斯坦質能方程,用核反應的質量虧損的千克數乘以真空中光速c的平方,即AE=Amc2j).根據1原子質量單位相當于931.5兆電子伏能量,用核反應的質量虧損的原子質量單位數MeV乘以931.5MeV,即/E刊mx931.5MeV.如果核反應時釋放的核能是以動能形式呈現,則核反應過程中系統(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愛因斯坦質能方程,用核反應的質量虧損的千克數乘以真空中光速c的平方,即AE=Amc2(J);根據1原子質量單位(u)相當于931.5兆電子伏(MeV)能量,用核反應的質量虧損的原子質量單位數乘以931.5MeV,即JE=Jmx931.5(MeV);如果核反應時釋放的核能是以動能形式呈現,則核反應過程中系統(tǒng)動能的增量即為釋放的核能.例題分析【例1】(2016年高考?課標全國卷II)在下列描述核反應過程的方程中,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量原子核的現象為核裂變;輕原子核聚合成較重原子核的反應為核聚變.【例2】(多選)關于核反應方程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,此核反應為B衰變3N0個230Th經2T時間因發(fā)生上述核反應而放出的核能為4N/E(N0數值很大)230Th的比結合能為¥34234Th的化合物的半衰期等于T【答案】BCE【解析】電荷數大于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子和電子,3所以此核反應為B衰變,B正確;有半數原子核發(fā)生衰變的時間為半衰期,N0個230Th經2T時間有4N0個2爲3Th發(fā)生了衰變,故放出的核能為4n0AEC正確;根據比結合能的定義可知D錯誤;半衰期只與原子核有關,與元素所處狀態(tài)無關,E正確.學專題練習1?“兩彈一星”可以說長了中國人的志氣,助了中國人的威風.下列核反應方程中,屬于研究'兩彈”的基本核反應方程的是()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,原子彈的核反應方程是鈾檢裂變,②正確,氫彈的核反應方程是輕核聚變,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)現質子的核反應,為人工轉變,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3次a衰變和2次卩衰變后,新原子核中含有的中子數是()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關于上述軌道電子俘獲,下列說法中正確的是()原子核內一個質子俘獲電子轉變?yōu)橹凶釉雍藘纫粋€中子俘獲電子轉變?yōu)橘|子原子核俘獲電子后核子數增加原子核俘獲電子后電荷數增加【答案】A【解析】由已知核反應方程,“軌道電子俘獲”后,電荷數減少,質量數不變,故B、C、D錯,A正確.5?現有三個核反應: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.原子序數較大的重核分解成原子序數較小的原子檢,叫做重核裂變,②為裂變.原子序數很小的原子檢漿合成原子序數較犬的原子核,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家利用回旋加速器,通過二Ca轟擊匚:Cf(锎249)發(fā)生核反應,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)經過3次a衰變后,變成質量數為282的第112號元素的原子核,則上述過程中粒子X是()中子B.質子C.電子D.a粒子【答案】A297S4【解析】由于最終經3次a衰變變成原子核黑Y,由此可知原來的核應為爲,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的總質子數為118,質量數為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?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,奧運會90的洗浴熱水將采用全玻真空太陽能集熱技術.太陽能的產生是由于太陽內部高溫高壓條件下的核聚變反應產生的,其核反應方程是()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】衣陽內部發(fā)生的是核聚變反應,由輕核結合成中等質量的核,E為原子核的人工轉變,C為裂變,D為衰變,故真正確8?原子核反應有廣泛的應用,如用于核電站等.在下列核反應中,屬于核裂變反應的是()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量的原子核,同時還要放出幾個中子,故選項D正確.9.關于核反應方程:H+:H—He+X,以下說法中正確的是()X是:n,該核反應屬于聚變X是:H,該核反應屬于裂變X是:n,該反應中的核燃料是當前核電站采用的核燃料X是:H,該反應中的核燃料是當前核電站采用的核燃料【答案】A【解析】由質量數和電荷數守恒知X是中子,輕核發(fā)生聚變,當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E=mc2,所以裂變后的總質量數增加因為裂變時釋放能量,出現質量虧損,所以生成物的總質量數減少【答案】A【解析】X原子核中的核子數為(235+1)—(94+2)=140個,B錯誤;中子數為140—(92—38)=86個,A正確;裂變時釋放能量,出現質量虧損,但是其總質量數是不變的,C、D錯誤.在下列四個核反應中,X表示中子的是,屬于原子核的人工轉變的是14斗17"n+He—LO+X二Al+He」P+Xh+hJHe+X235nr135U+X」Sr+>Xe+10X【答案】BCDAB【解析】在核反應中,不管是什么類型的核反應,都遵守電荷數守恒和質量數守恒,據此,可以判斷未知粒子屬于什么粒子,在電中,未知粒子的質量數為:14+4=17+x,x=l,其電荷數為:7+2=S+y,y=b即未知粒子是質子門也;對未知粒子的質量數:27+4=:n+x,x=l,其電荷數為:13+2=15+廠尸山所以是中子血”對0未知粒子的質量數為:2+3=4+x,x=l,電荷數為:l+l=2+y,y=0;也是中子An*對D,未知粒子質量數為235+x=^i+136+lDx,x=l,電荷數為: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為玄J)其中仏E為原子核的人工轉變.(多選)能源是社會發(fā)展的基礎,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方程中,表述正確的是()H+:H—He+:n是核聚變反應H+H—He+:n是卩衰變血144典亠U+:n—Ba+Kr+3:n是核裂變反應D.■--U+:m'Xe+三Sr+2:n是a衰變【答案】AC【解析】A項為輕核聚變,卩衰變的實質為一個中子轉化為一個質子后釋放出一個電子,選項B錯誤;a衰變的實質是釋放氦核(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核的比結合能比;:U核的大天然放射現象的發(fā)現,揭示了原子的核式結構氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子1.0X1024個;:u核經過兩個半衰期后還剩1.0X106個【答案】AC【解析】結合能與核子數的比值,即為比結合能,由比結合能可知,當質量數犬于詼時,比結合能隨著質量數的増加而減小,所以.三功核的犬…工正確,天然放射現象的發(fā)現,揭示了原子檢具有復雜結構,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,下列關于原子彈和氫彈說法正確的是()原子彈是根據輕核聚變原理,基本核反應方程式:H+匚H-]He+:n原子彈是根據重核的裂變原理,基本核反應方程式人U+:n-汀Sr+二Xe+10:n氫彈是根據輕核聚變原理,基本核反應方程式:H+匚H-]He+:n氫彈是根據重核的裂變原理,基本核反應方程式匸U+:n-汀Sr+三Xe+10:n【答案】BC【解析】原子彈是根據重核的裂變原理,基本核反應方程式、U+:n-訂Sr+二Xe+10:n,A錯誤,B正確;氫彈是根據輕核聚變原理,基本核反應方程式〔H+He+:n,C正確,D錯誤.學(多選)關于核聚變,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,核力才能起作用D.地球聚變燃料的儲量十分豐富,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生一個中子和一個氦核,已知氘核質量mD=2.0136u,氦核質量mHe=3.0150u,中子質量m=1.0087u.n(1)計算釋放出的結合能;(2)若反應前兩氘核的動能均為Ek0=0.35MeV,它們正撞發(fā)生聚變,且反應后釋放的核能全部轉變?yōu)閯幽?,則反應產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)核反應方程為:反應質量虧損皿=』血一^-^=0.0035u.由質能方程得釋放核能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代入數據可得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和中子的質量分別是235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0087u,寫出鈾裂變反應方程,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】據質量數和電荷數守恒可得該核反應方程為:U+n-"'Ba+:Kr+3n;反應前后質量虧損為:Am=(235.0439+1.0087—140.9139—91.8973—3x1.0087)u=0.2153u根據愛因斯坦質能方程AE=Amc2可以求出釋放能量為:AE=Amc2=0.2153x931.5MeV~2x102MeV235g鈾235的摩爾數為n=宀=1;235g鈾235個數為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.現有的核電站常用的核反應之一是:血]13斗IP—~U+:n—「Nd+r+3:n+8-応+v核反應方程中的t是反中微子,它不帶電,質量數為零,試確定生成物鋯(r)的電荷數與質量數.已知鈾核的質量為235.0439u,中子的質量為1.0087u,釹(Nd)核的質量為142.9098u,鋯核的質量為89.9047u,試計算1kg鈾235裂變釋放的能量為多少?(已知1u質量相當于931.5MeV的能量,且1u=1.6606x10-27kg,不計電子的質量)【答案】(1)4090(2)8.1x1013J【解析】⑴錯的電荷數7=92-60+8=40,質量數A=236-146=90.(2)1kg鈾235中鈾核的個數為n=1235.0439X1.6606X10-2\2.56^1個不計電子質量,1個鈾羽5核裂變產生的質量虧損為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

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