第十九章 第6節(jié).docx

第6節(jié)核裂變1重核裂變重核被_轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量_的新原子核，釋放出_的反應(yīng)用_轟擊鈾核，鈾核發(fā)生裂變，鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，其中最典型的反應(yīng)是生成鋇和氪，同時(shí)放出3個(gè)中子核反應(yīng)方程式為：_Kr3n.2鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：當(dāng)一個(gè)_引發(fā)一個(gè)鈾核裂變后，反應(yīng)釋放出的_又轟擊其他原子核產(chǎn)生裂變，這樣的反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的_反應(yīng)臨界體積和臨界質(zhì)量：通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的_叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：裂變物質(zhì)的體積必須_臨界體積，或裂變物質(zhì)的質(zhì)量必須_臨界質(zhì)量3(1)核電站：是利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是_，它主要由以下幾部分組成：燃料：_；慢化劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用_、_作慢化劑；控制棒：為了控制能量釋放的速度，就要想辦法減少中子的數(shù)目，采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘_的特性，就可以容易地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度(2)工作原理：核燃料_釋放能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高(3)能量輸出：利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外_，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電(4)核污染的處理：為避免_對人體的傷害和_對水源、空氣和工作場所造成的放射性污染，在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的_，用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線，核廢料具有很強(qiáng)的_，需要裝入特制的容器，_.【概念規(guī)律練】知識點(diǎn)一重核的裂變1關(guān)于重核的裂變，下列說法正確的是()A核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時(shí)得到的能量B中子從鈾塊中通過時(shí)，一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C重核裂變釋放出大量的能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)減少D由于重核的核子平均質(zhì)量大于中等質(zhì)量核的核子平均質(zhì)量，所以重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時(shí)，要發(fā)生質(zhì)量虧損，放出核能2.U吸收一個(gè)慢中子后，分裂成Xe和Sr，并生成下列什么粒子()A一個(gè)粒子 B3個(gè)中子C10個(gè)中子 D10個(gè)質(zhì)子3下列核反應(yīng)方程，屬于裂變反應(yīng)的有()A.HeB.nKr3nC.PSieD.BeHe6Cn知識點(diǎn)二裂變的應(yīng)用4目前核電站利用的核反應(yīng)是()A裂變，核燃料為鈾 B衰變，核燃料為鈾C(jī)裂變，核燃料為氘 D衰變，核燃料為氘5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()A.nLiHeB.HeC.HeHD.nKr3n【方法技巧練】裂變產(chǎn)生核能的計(jì)算6鈾核裂變的許多可能的核反應(yīng)中的一個(gè)是nKr3n(1)試計(jì)算一個(gè)鈾235原子核裂變后釋放的能量(、Kr、n的質(zhì)量分別為235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u、1.008 7 u)；(2)1 kg鈾235原子核發(fā)生上述裂變時(shí)能放出多少核能？它相當(dāng)于燃燒多少煤釋放的能量？(煤的熱值為2.94107 J/kg)1利用重核裂變釋放核能時(shí)選用鈾235，主要因?yàn)?)A它比較容易發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)B能自動裂變，與體積無關(guān)C鈾核比較容易分裂成為三部分或四部分，因而放出更多的核能D鈾235價(jià)格比較便宜，而且它裂變時(shí)放出的核能比其他重核裂變時(shí)放出的核能要多2重核的裂變就是()A重核分裂成核子的核反應(yīng)B重核分裂成許多質(zhì)量很小的輕核的核反應(yīng)C重核分裂成兩個(gè)或兩個(gè)以上中等質(zhì)量的核的核反應(yīng)D中等質(zhì)量的核分裂為質(zhì)量很小的輕核的核反應(yīng)3現(xiàn)已建成的核電站發(fā)電的能量主要來自于()A天然放射性元素衰變放出的能量B人工放射性同位素放出的能量C重核裂變放出的能量D化學(xué)反應(yīng)放出的能量4一個(gè)鈾235吸收一個(gè)中子發(fā)生核反應(yīng)時(shí)大約放出196 MeV的能量，則1 g純U完全發(fā)生核反應(yīng)時(shí)放出的能量為(NA為阿伏加德羅常數(shù))()ANA196 MeV B235NA196 MeVC235196 MeV D.196 MeV5關(guān)于鈾核裂變，下列說法中正確的是()A鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，但只能裂變成兩種不同的核B鈾核裂變時(shí)還能同時(shí)釋放23個(gè)中子C為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易進(jìn)行，最好用純鈾235D鈾塊的體積對產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無影響6在核反應(yīng)中，控制鈾235核裂變反應(yīng)速度的方法是()A使用濃縮鈾B改變鈾塊的臨界體積C通過自動控制裝置，改變鎘棒插入的深度，以改變中子數(shù)目D利用石墨與中子的碰撞來改變中子的速度7下列關(guān)于鈾裂變和核電站的說法中正確的是()A鈾235只要俘獲中子就能進(jìn)行鏈?zhǔn)椒磻?yīng)B鈾235裂變后的生成物是多種多樣的，但這些裂變都要發(fā)生質(zhì)量虧損C核電站中鎘棒是起減速劑的作用D核電站使用后的核廢料必須裝入特制容器，深埋地下8一個(gè)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為UnXSr2n，則下列敘述正確的是()AX原子核中含有86個(gè)中子BX原子核中含有141個(gè)核子C因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，根據(jù)Emc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D因?yàn)榱炎儠r(shí)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9我國物理學(xué)家錢三強(qiáng)、何澤慧夫婦，1947年在法國巴黎發(fā)現(xiàn)了鈾的三分裂和四分裂，這是我國科學(xué)家在核物理研究中做出的貢獻(xiàn)，它是將中子打入鈾核后所發(fā)生的核反應(yīng)，它屬于()A人工核轉(zhuǎn)變 B重核的裂變C鈾核的衰變 D輕核的聚變10下面是鈾核裂變反應(yīng)中的一個(gè)：UnSr10n已知鈾235的質(zhì)量為235.043 9 u，中子質(zhì)量為1.008 7 u，鍶90的質(zhì)量為89.907 7 u，氙136的質(zhì)量為135.907 2 u，則此核反應(yīng)中()A質(zhì)量虧損為m235.043 9 u1.008 7 u89.907 7 u135.907 2 uB質(zhì)量虧損為m(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7) uC釋放的總能量為E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)(3108)2 JD釋放的總能量為E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)931.5 MeV11如圖1所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象下列說法中正確的是()圖1A若D和E能結(jié)合成F，結(jié)合過程一定要釋放能量B若D和E能結(jié)合成F，結(jié)合過程一定要吸收能量C若A能分裂成B和C，分裂過程一定要釋放能量D若A能分裂成B和C，分裂過程一定要吸收能量題號1234567891011答案12.核反應(yīng)UnSr10n是鈾核裂變核反應(yīng)中的一個(gè)，已知：U的原子質(zhì)量為235.043 9 u，Sr的原子質(zhì)量為89.907 7 u，的原子質(zhì)量135.907 2 u，中子的質(zhì)量為1.000 867 u，求這個(gè)反應(yīng)中釋放的核能為多少M(fèi)eV？(保留三位有效數(shù)字)第6節(jié)核裂變課前預(yù)習(xí)練1中子差不多核能中子n2中子中子鏈?zhǔn)阶钚◇w積大于或等于大于或等于3(1)反應(yīng)堆鈾棒石墨重水和普通水吸收中子(2)裂變(3)循環(huán)流動(4)核射線放射性物質(zhì)水泥層放射性深埋地下課堂探究練1D根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變放能的原理分析可知，裂變時(shí)因鈾核俘獲中子即發(fā)生核反應(yīng)，是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程因而其釋放的能量是遠(yuǎn)大于其俘獲中子時(shí)吸收的能量的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的，即鈾塊的體積必須大于其臨界體積如果體積小，中子從鈾塊中穿過時(shí)，碰不到原子核，則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就不會發(fā)生在裂變反應(yīng)中核子數(shù)是不會減少的，如U裂變?yōu)镾r和Xe的核反應(yīng)，其核反應(yīng)方程為：UnSrXe10n其中各粒子質(zhì)量分別為mU235.043 9 u，mn1.008 67 umSr89.907 7 u，mXe135.907 2 u質(zhì)量虧損為m(mUmn)(mSrmXe10mn)0.151 0 u可見鈾裂變的質(zhì)量虧損遠(yuǎn)小于一個(gè)核子的質(zhì)量，核子數(shù)是不會減少的，因此選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時(shí)，由于平均質(zhì)量減小，還會再發(fā)生質(zhì)量虧損，從而釋放出核能綜上所述，選項(xiàng)D正確2C設(shè)放出的粒子的質(zhì)量數(shù)為x，電荷數(shù)為y，核反應(yīng)過程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒由題意可得則由此判定核反應(yīng)放出的一定是中子，且個(gè)數(shù)是10，C選項(xiàng)正確3BA選項(xiàng)是衰變，B選項(xiàng)是裂變，C選項(xiàng)是放射性元素的衰變，D選項(xiàng)是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的人工轉(zhuǎn)變方程，故B正確，A、C、D錯(cuò)4A目前核電站使用的裂變材料是鈾，鈾在地殼中的含量較高，鈾發(fā)生裂變反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量，驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電5D裂變是重核俘獲中子后變成中等質(zhì)量的原子核，同時(shí)還要放出幾個(gè)中子的過程，故只有選項(xiàng)D正確6(1)200.6 MeV(2)5.141026 MeV，相當(dāng)于燃燒2 800 t煤解析(1)裂變反應(yīng)的質(zhì)量虧損為m(235.043 91.008 7140.913 991.897 331.008 7) u0.215 3 u一個(gè)鈾235原子核裂變后釋放的能量為Emc20.215 3931.5 MeV200.6 MeV(2)1 kg鈾235原子核發(fā)生裂變時(shí)釋放的總能量ENNE2.561024200.6 MeV5.141026 MeV設(shè)q為煤的熱值，M為煤的質(zhì)量，有ENqM，所以M kg2 800 t方法總結(jié)因?yàn)殁?35的摩爾質(zhì)量為235 g/mol，1 mol鈾含有6.021023個(gè)鈾核，故1 kg鈾中原子核的個(gè)數(shù)也可用N6.0210232.561024的方法求得課后鞏固練1A鈾235俘獲任何能量的中子都會發(fā)生裂變反應(yīng)，吸收低能量的中子裂變的幾率更大2C核反應(yīng)中把重核分裂成中等質(zhì)量的核，并釋放出核能的反應(yīng)，稱為裂變3C核電站發(fā)電的能量主要來自于重核的裂變放出的能量，正確選項(xiàng)為C.4D1 g純鈾235有NA個(gè)鈾235的原子核，因此1 g鈾吸收中子完全發(fā)生核反應(yīng)，可以釋放出NA196 MeV的能量，即D正確，A、B、C錯(cuò)誤5BC鈾核受到中子的轟擊，會引起裂變，裂變的產(chǎn)物是各種各樣的，具有極大的偶然性，但裂變成兩塊的情況多，也有的分裂成多塊，并放出幾個(gè)中子，鈾235受中子的轟擊時(shí)，裂變的概率大，且可以俘獲各種能量的中子而引起裂變，而鈾238只有俘獲能量在1 MeV以上的中子才能引起裂變，且裂變的幾率小；而要引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，須使鈾塊體積超過臨界體積故上述選項(xiàng)B、C正確6C控制核反應(yīng)的速度是靠調(diào)節(jié)中子數(shù)目來實(shí)現(xiàn)，即用鎘棒吸收中子改變中子數(shù)目7BD8A由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知2351a9421,92b38解得a140，b54，其中a為X的質(zhì)量數(shù)，b為X的核電荷數(shù)，X核中的中子數(shù)為ab1405486，由此可知A正確，B錯(cuò)誤；裂變釋放能量，由質(zhì)能關(guān)系可知，其總質(zhì)量減少，但質(zhì)量數(shù)守恒，故C、D均錯(cuò)誤9B10BD計(jì)算虧損質(zhì)量時(shí)要用反應(yīng)前的總質(zhì)量減去反應(yīng)后的總質(zhì)量，二者之差可用“u”或“kg”作單位，故A錯(cuò)，B對；