1、第 6 节 核裂变1重核裂变重核被_轰击后分裂成两块质量_的新原子核，释放出_的反应用_轰击铀核，铀核发生裂变，铀核裂变的产物是多样的，其中最典型的反应是生成钡和氪，同时放出 3 个中子核反应方程式为： _ Kr2359U1456Ba89363 n.102链式反应：当一个_引发一个铀核裂变后，反应释放出的_又轰击其他原子核产生裂变，这样的反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的_反应临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的_叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须_临界体积，或裂变物质的质量必须_临界质量3(1)核电站：是利用核能发电，它的核
2、心设施是_ ，它主要由以下几部分组成：燃料：_；慢化剂：铀 235 容易捕获慢中子发生反应，采用_、_作慢化剂；控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉_的特性，就可以容易地控制链式反应的速度(2)工作原理：核燃料_释放能量，使反应区温度升高(3)能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外_，把反应堆内的热量传输出去，用于发电(4)核污染的处理：为避免_对人体的伤害和_ 对水源、空气和工作场所造成的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的_，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，核废料具有很强的_，需要装入特制的容器，_.【概念规律练】知识
3、点一 重核的裂变1关于重核的裂变，下列说法正确的是( )A核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少D由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能2. U 吸收一个慢中子后，分裂成 Xe 和 Sr，并生成下列什么粒子 ( )23592 13654 9038A一个 粒子 B3 个中子C10 个中子 D10 个质子3下列核反应方程，属于裂变反应的有( )A. He289U340Th42B. n Kr3 n510 56Ba8936 10C.
4、 P Si e3015 3014 01D. Be He 6C n94 42 12 10知识点二 裂变的应用4目前核电站利用的核反应是( )A裂变，核燃料为铀 B 衰变，核燃料为铀C裂变，核燃料为氘 D 衰变，核燃料为氘5原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等在下列核反应中，属于核裂变反应的是( )A. n Li He105B10 73 42B. He2389Th942C. He H47N42 8O1D. n Kr3 n359U10 56a8936 10【方法技巧练】裂变产生核能的计算6铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是 n Kr3 n235910 456B9236 10(1)试计算一个铀 2
5、35 原子核裂变后释放的能量( 、 、 Kr、 n 的质量分别2359U146Ba9236 10为235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u、1.008 7 u)；(2)1 kg 铀 235 原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？(煤的热值为 2.94107 J/kg)1利用重核裂变释放核能时选用铀 235，主要因为( )A它比较容易发生链式反应B能自动裂变，与体积无关C铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D铀 235 价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多2重核的裂变就是( )A重核分裂成核子
6、的核反应B重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应C重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应D中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反应3现已建成的核电站发电的能量主要来自于( )A天然放射性元素衰变放出的能量B人工放射性同位素放出的能量C重核裂变放出的能量D化学反应放出的能量4一个铀 235 吸收一个中子发生核反应时大约放出 196 MeV 的能量，则 1 g 纯 U23592完全发生核反应时放出的能量为(N A为阿伏加德罗常数)( )AN A196 MeV B235N A196 MeVC235196 MeV D. 196 MeVNA2355关于铀核裂变，下列说法中正确的是( )A铀核裂变的产
7、物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B铀核裂变时还能同时释放 23 个中子C为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀 235D铀块的体积对产生链式反应无影响6在核反应中，控制铀 235 核裂变反应速度的方法是( )A使用浓缩铀B改变铀块的临界体积C通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变中子数目D利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度7下列关于铀裂变和核电站的说法中正确的是( )A铀 235 只要俘获中子就能进行链式反应B铀 235 裂变后的生成物是多种多样的，但这些裂变都要发生质量亏损C核电站中镉棒是起减速剂的作用D核电站使用后的核废料必须装入特制容器，深埋地下8一个 U 原子核在中子
8、的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为23592U nX23592 10 Sr2 n，则下列叙述正确的是( )9438 10AX 原子核中含有 86 个中子BX 原子核中含有 141 个核子C因为裂变时释放能量，根据 Emc 2，所以裂变后的总质量数增加D因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少9我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇，1947 年在法国巴黎发现了铀的三分裂和四分裂，这是我国科学家在核物理研究中做出的贡献，它是将中子打入铀核后所发生的核反应，它属于( )A人工核转变 B重核的裂变C铀核的衰变 D轻核的聚变10下面是铀核裂变反应中的一个： U n Sr10 n23
9、592 10 3654Xe9038 10已知铀 235 的质量为 235.043 9 u，中子质量为 1.008 7 u，锶 90 的质量为 89.907 7 u，氙136 的质量为 135.907 2 u，则此核反应中( )A质量亏损为 m235.043 9 u1.008 7 u89.907 7 u 135.907 2 uB质量亏损为 m(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7) uC释放的总能量为 E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)(3108)2 JD释放的总能量为 E(235.043 9
10、1.008 789.907 7135.907 2101.008 7)931.5 MeV11如图 1 所示是原子核的核子平均质量与原子序数 Z 的关系图象下列说法中正确的是( )图 1A若 D 和 E 能结合成 F，结合过程一定要释放能量B若 D 和 E 能结合成 F，结合过程一定要吸收能量C若 A 能分裂成 B 和 C，分裂过程一定要释放能量D若 A 能分裂成 B 和 C，分裂过程一定要吸收能量题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11答 案12.核反应 U n Sr 10 n 是铀核裂变核反应中的一个，已知： U23592 10 9038 1654Xe10 23592的原子质量为
11、 235.043 9 u， Sr 的原子质量为 89.907 7 u， 的原子质量 135.907 2 u，中9038 13654Xe子的质量为 1.000 867 u，求这个反应中释放的核能为多少 MeV？( 保留三位有效数字)第 6 节 核裂变课前预习练1中子 差不多 核能 中子 n102中子 中子 链式 最小体积 大于或等于 大于或等于3(1)反应堆 铀棒 石墨 重水和普通水 吸收中子 (2) 裂变 (3)循环流动 (4)核射线 放射性物质 水泥层 放射性 深埋地下课堂探究练1D 根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为 其他形式能的
12、过程因而其 释 放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能量的链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其 临界体积如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生在裂变反应中核子数是不会减少的，如 U 裂变为 Sr 和 Xe 的核反应，其核反应方程为：23592 9038 13654U n Sr Xe10 n23592 10 9038 13654 10其中各粒子质量分别为mU235.043 9 u，m n1.008 67 umSr 89.907 7 u，mXe135.907 2 u质量亏损为 m(m Um n)(m Srm Xe10m n)0.151 0 u可见铀裂变的质量亏损远小
13、于一个核子的质量，核子数是不会减少的，因此选项A、B、C 错误重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小， 还会再发生质量亏损，从而释放出核能综上所述，选项 D 正确 2C 设放出的粒子的质量数为 x，电荷数为 y，核反 应过 程满足质量数守恒和电荷数守恒由题意可得Error!则 Error!由此判定核反应放出的一定是中子，且个数是 10，C 选项正确3B A 选项是 衰变，B 选项 是裂变， C 选项是放射性元素的衰变，D 选项是查德威克发现中子的人工转变方程，故 B 正确， A、C、D 错4A 目前核 电站使用的裂 变材料是铀，铀在地壳中的含量较高，铀发生裂变反应产生大量的热量，驱动汽
14、轮机发电 5D 裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子的过程，故只有选项 D 正确6(1)200.6 MeV (2)5.14 1026 MeV，相当于燃烧 2 800 t 煤解析 (1)裂变反应的质量亏损为m(235.043 91.008 7140.913 991.897 331.008 7) u0.215 3 u一个铀 235 原子核裂变后释放的能量为Emc 20.215 3931.5 MeV200.6 MeV(2)1 kg 铀 235 原子核发生裂变时释放的总能量ENNE 2.56 1024200.6 MeV5.1410 26 MeV设 q 为煤的热值，M 为煤的质
15、 量，有 ENqM，所以 M kgENq 5.1410261061.610 192.941072 800 t方法总结 因为铀 235 的摩尔质 量为 235 g/mol，1 mol 铀含有 6.021023 个铀核，故 1 kg 铀中原子核的个数也可用 N 6.0210232.56 1024 的方法求得1 000235课后巩固练1A 铀 235 俘获任何能量的中子都会 发生裂变反应，吸收低能量的中子裂变的几率更大2C 核反应中把重核分裂成中等质量的核，并 释放出核能的反 应，称 为裂变3C 核电站发电的能量主要来自于重核的裂变放出的能量，正确选项为 C.4D 1 g 纯铀 235 有 NA个铀
16、 235 的原子核，因此 1 g 铀吸收中子完全发生核反1235应，可以释放出 NA196 MeV 的能量，即 D 正确，A 、B、C 错误12355BC 铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂 变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，铀 235 受中子的轰击时，裂变的概率大，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变 ，而铀 238 只有俘获能量在 1 MeV 以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小；而要引起链式反应，须使铀块体积超过临界体积故上述选项 B、C 正确6C 控制核反应的速度是靠调节中子数目来实现，即用镉棒吸收中子改变中子数目7BD8A
17、 由质量数守恒和 电荷数守恒知 2351a9421,92b38 解得a140，b54 ，其中 a 为 X 的 质量数， b 为 X 的核电荷数，X 核中的中子数为ab1405486，由此可知 A 正确， B 错误；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减少，但质量数守恒，故 C、D 均错误 9B10BD 计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应 后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单 位，故 A 错， B 对；质量单位为“ u”时，可直接用“1 u 的亏损放出能量 931.5 MeV”计 算总能量，故 D 对，当 质量单位为“kg”时直接乘以 (3.0108)2，总能量单位才是焦耳，故 C 错 11AC 题目图样说明了不同原子核的核子的平均质量(原子核的质量除以核子数) 与原子序数的关系从图中可以看出，Fe 的核子的平均质量最小，D 、E 的核子的平均质量比F 大，故 D、E 结 合成 F 时，总质 量会减少，应释放核能同样的理由， A 分裂成 B 和 C 时，总质量也会减少，一定会释放核能12206 MeV
