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1、2351 144 89 1免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：选修 3-5【教学目标】第十九章 原子核 19.6 核裂变1 知道重核的裂变和链式反应。2 会计算核裂变释放的能量。3 知道什么是核反应堆，了解核电站及核能的优缺点。重点：重核的裂变和链式反应。难点：计算核裂变释放的能量。【自主预习】1.铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应称为原子核的_。2由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的_。 3铀块的_是链式反应能否进行的重要因素，通常把裂变物质能够发生链式反应的_体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做_。4在核电站中，常用的
2、慢化剂有_、_和普通水(也叫轻水)；为了调节中 子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，这种镉棒叫做_。5. 核裂变(1)核裂变重核在其他粒子的轰击下分裂成中等质量大小的原子核并放出能量的变化叫做核裂变。 铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变产物是钡和氪，同时释放出 3 个中子，其核反应方程是U n Ba Kr3 n 92 0 56 36 0(2)链式反应重核裂变时产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫做链式反应。 临界体积：能发生链式反应的最小体积叫做临界体积，相应的质量叫做临界质量。 (3)裂变产生的能量铀核裂变产物不同，释放的能量也有差异。一个铀核裂变释放的能量
3、如果按 200 MeV 估算，1 kg 铀全部裂变放出的能量相当于 2 800 t 优质煤完全燃烧时释放的化学能。6. 核电站(1)了解核电站核电站的核心是核反应堆，如图 1961 所示，核反应堆的主要组成部分及其作用：核燃料：反应堆使用浓缩铀(铀 235 占 3%4%)制成铀棒作为核燃料，释放核能。中子减速剂：铀 235 具有易俘获慢中子、不易俘获快中子的特点，而核反应中释放的中子多数为快中子，应使用减速剂使它们的速度降下来，常用作减速 剂的物质有石墨、重水或普通水。3 控制棒：由吸收中子能力很强的镉制成，用以控制反应速度。4 保护层：反应堆外层是很厚的水泥壁，可防止射线辐射出去。5 热交换
4、器：靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去。 (2)核电站的优点免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：23514192免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：1 消耗的“燃料”很少。2 作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大。3 对环境的污染比火电站要小。【典型例题】【例 1】关于重核的裂变，以下说法中正确的是( )A铀 235 被中子轰击后都会分裂成两块质量差不多的碎块，同时放出几个中子 B铀 235 被中子轰击后二者都会发生分裂C 要使铀块发生链式反应，其体积必须足够大D 铀 235 分裂成两个中等质量的核，比结合能减小，放出核能【例 2
5、】用中子轰击铀核( U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(92 56个中子。各个核和中子的质量如下：Ba)和氪( Kr)两部分，放出 336mU390.313 91027kg，mn1.674 91027kgmBa234.001 61027kg，mKr152.604 71027kg试写出核反应方程，算出反应中释放的核能。【例 3】已知一个铀 235 核裂变时能释放 200 MeV 的能量，问 1 kg 铀完全裂变能释放多少能量？ 相当于多少吨燃烧值为 2.94107 J/kg 的煤所放出的能量？【例 4】（2010上海单科）现已建成的核电站发电的能量来自于 ( ) A天然放射性元素衰变放出的能量B
6、 人工放射性同位素放出的能量C 重核裂变放出的能量免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：238234 42351 144 89 13030094 12 1免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：D化学反应放出的能量【课后练习】1下列核反应中，表示核裂变的是( )A. U Th 92 90 2HeB. U n Ba Kr3 n 92 0 56 36 0C. P Si e15 14 1D. Be He C 4 2 6 0n2关于铀核裂变，下述说法正确的是( )A 铀核裂变的产物是多种多样的，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
7、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3关于重核的裂变，以下说法正确的是( )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能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小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4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
8、裂变时放出的核能要多5原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要有哪四部分组成( ) A原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：2351 90 136235235 194129 4 12 14 4 17204 1 202 1239 23912342 9 4238120 31 031235144 8923免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：C 原子燃料、慢化剂、碰撞系统和传热系统D 原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统62009 年 9 月，山东荣成石岛湾核电站开工
9、，计划总装机规模 400 万千瓦。核电站与火电站 相比较，其优势在于( )A 核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量B 就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭C 核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站D 核电站比火电站更容易建造7在核反应方程式 U n Sr XekX 中( )92 0 38 54AX 是中子，k9 CX 是质子，k9BX 是中子，k10 DX 是质子，k108一个 U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程式为 U nX92 92 0Sr2n，则下列叙述正确的是( )38 0A X 原子核中含有 86 个中子B X 原子核中含有 141 个核子
10、，所以裂变后的总质量数增加C 因为裂变时释放能量，根据 EmcD因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量减少 9下列核反应方程中，符号“X”表示中子的是A B e + He C+X B N+ He O+X 4 2 6 7 2 8C Hg+ n Pt +2 H+X D U Np+X 80 0 78 1 92 9310下列核反应方程中正确的是A U Th+ H B Be + He C + n 92 90 1 4 2 6 0( )( )C23490Th 23490Pa+ e D P Si+ e 1 15 14 111 . U 受中子轰击时会发生裂变，产生 Ba 和 Kr，同时放出 200
11、 兆电子伏特的能量。92 56 36现要建设发电能力是 50 万千瓦的核电站，用铀 235 作为原子锅炉的燃料。假设核裂变释放的能 量全部被用来发电，那么一天需要纯铀 235 的质量为多大？(阿伏加德罗常数取 6.0210 个/摩 尔)免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：1 235 141 92 12727 8 112324241367免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：例题答案：1. 解析：铀核也有三分裂、四分裂现象，A 错误；慢中子最适于引发裂变，但并不是轰击后 都会发生分裂，B 错误；要发生链式反应，铀块的体积必须大于临界体积，C 正确；中等质量核 的
12、比结合能最大，铀核分裂时比结合能增大，放出核能，D 错误。答案：C2. 【解析】根据反应前后核的质量数守恒、核电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写 出核反应方程。根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦的质能方程就可算出释放的核能。此铀核裂变方程为n U Ba Kr3 n0 92 56 36 0则核反应前后的质量亏损为 mmUmnmBamKr3mn0.357 810 kg由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为 E mc20.357 810 (2.997 910 )2 J3.215 710 J。3. 【答案】8.21013 J 2 789 t【解析】首先求出 1 kg 铀 235 中含有的原子核数，然
13、后即可根据已知求解。1 kg 铀 235 中含有的原子核数为：1 0006.0210 2.56210 个235每个铀核裂变能放出 200 MeV 的能量，则 1 kg 铀核裂变能释放 E2.56210 200 MeV 5.1241026 MeV5.12410321.61019 J8.21013 J。设与 1 kg 铀 235 相当的优质煤是 m kg，则有：m2.94107 J/kg8.21013 J8.210解得 m kg2.78910 kg2 789 t。2.94104. 【答案】C【解析】现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故 C 项正确。课后练习答案：免费教学资源，还
14、能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：23590136235 1 90 136 1免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：1. 解析：重核的裂变是指重核在中子的轰击下分裂成中等质量原子核的核反应，故 B 正确。 答案：B1. 解析：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，并放出几个中子的情况。铀 235 受慢中子的轰击时，裂变的概率大，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，需使铀块体积超过临界体积，故上述选项 B、C 正确。答案：B、C3. 解
15、析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程。因其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量。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小的，如 U 裂变为 Sr92 38和 Xe 的核反应，其核反应方程为54U n Sr Xe10 n，92 0 38 54 0其中各粒子质量分别为m 235.043 9 u，m 1.008 67 u，U nm 89.907 7 u，m 135.907 2 u。Sr Xe质量亏损为m(m m )(
16、m m 10m )U n Sr Xe n0.151 0 u可见铀核裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项 A、B、C 均错。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。答案：D免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：4 31313246 19 11免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：4. 解析：铀 235 容易俘获慢中子发生裂变，而铀 238 只有俘获能量在 1 MeV 以上的中子才能发生裂变。铀核在发生链式反应时，铀块体积必须超过其临界体积，故仅 A 选项正确。
17、答案：A5. 答案：A6. 解析：核电站与火电站相比，相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多，地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的 15 倍，只要措施得当，核电站造成的 污染很小，核能属于清洁能源，A、B、C 均正确；核电站的建造难度较大，D 错误。答案：A、B、C7. 解析：核反应方程应遵循电荷数守恒和质量数守恒，在题目所给核反应中，设X 的质子数为 x，则核反应方程的左边质子数为 92092，右边质子数为 3854x92，x0，X 的质子数为 0，所以 X 为中子，左边质量数为 2351236，右边质量数为 90136k1236，k 10，所以 k 的数值为 10。
18、答案：B8. 解析：X 原子核中的核子数为(2351)(942)140 个，B 错误；中子数为 140(9238)86 个，A 正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D 错。 答案：A9. AC 10.BD11. 解析：核电站每一天的发电量为：EPt5010 10 243 600 J4.3210 J。据题意知，核电站一天的发电量就等于发电站在一天时间内铀 235 裂变所释放的总能量，故 核电站每天所消耗的铀 235 核的个数为：E 4.3210n 个1.3510 个。20010 1.610 3.210故发电站每一天需要的纯铀 235 的质量为：免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：2423A3免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：n 1.3510m M 23510 N 6.0210答案：0.527 kg kg0.527 kg。免费教学资源，还能帮您赚钱！详情请登录 91 导学网：