核反應(yīng)_核能2

1、第三節(jié)第三節(jié) 核反應(yīng)核能核反應(yīng)核能課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練第第三三節(jié)節(jié)核核反反應(yīng)應(yīng)核核能能基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、原子核的組成一、原子核的組成1原子核由原子核由_和和_組成，兩者統(tǒng)稱為組成，兩者統(tǒng)稱為_(kāi)2原子核常用原子核常用 表示，表示，X為元素符號(hào)，上角標(biāo)為元素符號(hào)，上角標(biāo)A表表示核的質(zhì)量數(shù)，下角標(biāo)示核的質(zhì)量數(shù)，下角標(biāo)Z表示核的表示核的_ (原子原子序數(shù)序數(shù))3同位素是具有相同的同位素是具有相同的_而而_不同的原不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置子核，在元素周期表中處于同一位置二、天然放射現(xiàn)象二、天然放射現(xiàn)象1

2、天然放射現(xiàn)象：某些元素自發(fā)放射某些射線的天然放射現(xiàn)象：某些元素自發(fā)放射某些射線的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象，這些元素稱放射性元素現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象，這些元素稱放射性元素質(zhì)子質(zhì)子中子中子核子核子電荷數(shù)電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)中子數(shù)2三種射線的本質(zhì)：三種射線的本質(zhì)：射線是射線是_，射線是射線是_，射線是射線是_三、原子核的衰變?nèi)?、原子核的衰?衰變：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成衰變：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化可分為新核的變化可分為_(kāi)、_，并伴隨著，并伴隨著射線放出射線放出2半衰期：放射性元素的原子核有半衰期：放射性元素的原子核有_發(fā)生衰發(fā)生衰變所需要的時(shí)間變所需要的時(shí)間四、核能四、

3、核能1核反應(yīng)規(guī)律：在核反應(yīng)中，核反應(yīng)規(guī)律：在核反應(yīng)中，_守恒，守恒，_守恒守恒氦核氦核電子電子光子光子衰變衰變衰變衰變質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)半數(shù)半數(shù)動(dòng)量動(dòng)量2核力核力(1)概念：組成原子核的概念：組成原子核的_之間存在的作用之間存在的作用力力(2)核力特點(diǎn)核力特點(diǎn)核力是核力是_ (強(qiáng)力強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)，在的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多它的作用范圍內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多核力是核力是_力，作用范圍在力，作用范圍在1.51015 m之之內(nèi)內(nèi)每個(gè)核子只跟每個(gè)核子只跟_的核子發(fā)生核力作用，的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性這種性質(zhì)稱為核力的飽和性核子核子強(qiáng)相互作用強(qiáng)相互作用短程短程相鄰

4、相鄰3質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損(1)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：_.(2)質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量_組成它的核子組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象的質(zhì)量之和的現(xiàn)象4結(jié)合能：克服核力束縛，使原子核分解為單結(jié)合能：克服核力束縛，使原子核分解為單個(gè)個(gè)_時(shí)需要的能量，或若干個(gè)核子在核力作時(shí)需要的能量，或若干個(gè)核子在核力作用下結(jié)合成用下結(jié)合成_時(shí)需要的能量時(shí)需要的能量五、核裂變和核聚變五、核裂變和核聚變1重核裂變重核裂變(1)定義：使重核分裂成定義：使重核分裂成_的原子核的的原子核的核反應(yīng)核反應(yīng)Emc2小于小于核子核子原子核原子核質(zhì)量較小質(zhì)量較小(2)鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂

5、變，鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，一種典型的反應(yīng)是生成鋇和氪，同時(shí)放出三個(gè)中子，一種典型的反應(yīng)是生成鋇和氪，同時(shí)放出三個(gè)中子，核反應(yīng)方程為核反應(yīng)方程為(3)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生中子使裂變反應(yīng)一代鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過(guò)程叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)接一代繼續(xù)下去的過(guò)程叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(4)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：要有足夠濃度的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：要有足夠濃度的235U；鈾塊體積需鈾塊體積需_臨界體積，或鈾塊質(zhì)量臨界體積，或鈾塊質(zhì)量_臨界質(zhì)量臨界質(zhì)量2輕核聚變輕核聚變(1)定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成_的核，這樣的核的核，這樣的核反應(yīng)叫聚變反應(yīng)叫聚

6、變(2)聚變發(fā)生的條件：使物體達(dá)到幾百萬(wàn)度的高聚變發(fā)生的條件：使物體達(dá)到幾百萬(wàn)度的高溫溫大于大于大于大于較重較重課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練一、三種射線的比較一、三種射線的比較即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)1.(2009年高考上海卷年高考上海卷)放射性元素衰變時(shí)放出的三放射性元素衰變時(shí)放出的三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是()A射線，射線，射線，射線，射線射線B射線，射線，射線，射線，射線射線C射線，射線，射線，射線，射線射線 D射線，射線，射線，射線，射線射線解析：解析：選選B.由放射線的本質(zhì)和特性知，三種射線由放射線的本質(zhì)

7、和特性知，三種射線的穿透能力是的穿透能力是射線最強(qiáng)，射線最強(qiáng)，射線最弱，由此可知，射線最弱，由此可知，選項(xiàng)選項(xiàng)B正確正確二、原子核的衰變二、原子核的衰變1原子核衰變規(guī)律原子核衰變規(guī)律式中式中N原原、m原原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，和質(zhì)量，N余余、m余余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，表示衰變時(shí)間，表表示半衰期示半衰期(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)內(nèi)部因素決定的，跟原子所處的物理狀

8、態(tài)(如溫如溫度、壓強(qiáng)度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)特別提醒：特別提醒：(1)半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)個(gè)別或少數(shù)原子核，無(wú)半衰期可言計(jì)規(guī)律，對(duì)個(gè)別或少數(shù)原子核，無(wú)半衰期可言(2)原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒，核反應(yīng)過(guò)程前、原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒，核反應(yīng)過(guò)程前、后質(zhì)量發(fā)生變化后質(zhì)量發(fā)生變化(質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損)而釋放出核能而釋放出核能即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)2.關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說(shuō)法正確的有關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說(shuō)法正確的有()A是原子核質(zhì)量減少一半所需的時(shí)間是原子核質(zhì)量減少一

9、半所需的時(shí)間B是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間C把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的半衰期放射性元素的半衰期D可以用來(lái)測(cè)定地質(zhì)年代、生物年代等可以用來(lái)測(cè)定地質(zhì)年代、生物年代等解析：解析：選選BD.原子核衰變成新核，新核與未原子核衰變成新核，新核與未衰變的核在一起，故半衰期并不是原子核的衰變的核在一起，故半衰期并不是原子核的數(shù)量、質(zhì)量減少一半，數(shù)量、質(zhì)量減少一半，A錯(cuò)錯(cuò)B對(duì)；衰變快慢對(duì)；衰變快慢由原子核內(nèi)部因素決定，與原子所處的物理由原子核內(nèi)部因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，常用其測(cè)定地質(zhì)年代、狀態(tài)

10、或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，常用其測(cè)定地質(zhì)年代、生物年代等，故生物年代等，故C錯(cuò)錯(cuò)D對(duì)對(duì)三、核反應(yīng)的四種類型三、核反應(yīng)的四種類型特別提醒：特別提醒：(1)核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接向，不能用等號(hào)連接(2)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來(lái)能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來(lái)寫(xiě)核反應(yīng)方程寫(xiě)核反應(yīng)方程解析：解析：選選AC.衰變是放射出氦核的天然放射現(xiàn)象，衰變是放射出氦核的天然放射現(xiàn)象，A正確；正確；衰變是放射出

11、電子的天然放射現(xiàn)象，而衰變是放射出電子的天然放射現(xiàn)象，而B(niǎo)項(xiàng)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的原子核人工轉(zhuǎn)變，故項(xiàng)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的原子核人工轉(zhuǎn)變，故B錯(cuò)；錯(cuò)；C項(xiàng)項(xiàng)是輕核的聚變，是輕核的聚變，D項(xiàng)是項(xiàng)是衰變現(xiàn)象，故衰變現(xiàn)象，故C對(duì)對(duì)D錯(cuò)錯(cuò)四、核能的產(chǎn)生和計(jì)算四、核能的產(chǎn)生和計(jì)算1獲得核能的途徑獲得核能的途徑(1)重核裂變：某些重核分裂成中等質(zhì)量的核的反重核裂變：某些重核分裂成中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)釋放大量的核能要使鈾應(yīng)過(guò)程，同時(shí)釋放大量的核能要使鈾235發(fā)生發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以持續(xù)地輸出能量，鈾塊的體積應(yīng)大于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以持續(xù)地輸出能量，鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積它的臨界體積重核的裂變：如重核的裂變：如應(yīng)用：原子彈、核反

12、應(yīng)堆應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆(2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)釋放出大量的核能，要想使氘核和應(yīng)過(guò)程，同時(shí)釋放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必須達(dá)到幾百萬(wàn)度以上的高溫，氚核合成氦核，必須達(dá)到幾百萬(wàn)度以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)輕核的聚變：如輕核的聚變：如應(yīng)用：氫彈、可控?zé)岷朔磻?yīng)應(yīng)用：氫彈、可控?zé)岷朔磻?yīng)2核能的計(jì)算方法核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程列式計(jì)算：即根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程列式計(jì)算：即Emc2(m的單位：的單位：kg)(2)根據(jù)根據(jù)1原子質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于相當(dāng)于93

13、1.5兆電子兆電子伏能量，則伏能量，則Em931.5 MeV(m的單位：的單位：u,1 u1.66061027 kg)(3)核反應(yīng)遵守動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，核反應(yīng)遵守動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，因此我們可以結(jié)合動(dòng)量守恒定律和能量守恒因此我們可以結(jié)合動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律來(lái)計(jì)算核能定律來(lái)計(jì)算核能特別提醒：特別提醒：(1)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個(gè)不同的概質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)都守恒，但核反應(yīng)念核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)都守恒，但核反應(yīng)中依然有質(zhì)量虧損中依然有質(zhì)量虧損(2)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程反映了原子核質(zhì)量虧損和愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程反映了原子核質(zhì)量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象

14、之間的聯(lián)系，并不表示質(zhì)釋放出核能這兩種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系(即：核反應(yīng)中的質(zhì)量虧即：核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量量)質(zhì)量虧損也不是核子個(gè)數(shù)的減少，核反應(yīng)中質(zhì)量虧損也不是核子個(gè)數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子的個(gè)數(shù)是不變的核子的個(gè)數(shù)是不變的(3)質(zhì)量虧損并不否定質(zhì)量守恒定律質(zhì)量虧損并不否定質(zhì)量守恒定律即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)4.(2010年高考北京卷年高考北京卷)太陽(yáng)因核聚變釋放出巨大的太陽(yáng)因核聚變釋放出巨大的能量，同時(shí)其質(zhì)量不斷減少太陽(yáng)每秒鐘輻射出能量，同時(shí)

15、其質(zhì)量不斷減少太陽(yáng)每秒鐘輻射出的能量約為的能量約為41026 J，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最接近太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最接近()A1036 kgB1018 kgC1013 kg D109 kg解析：解析：選選D.本題考查了愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，解答本題考查了愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，解答本題要熟記公式本題要熟記公式Emc2.由公式可得：由公式可得： m ，所以，所以D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究衰變次數(shù)的分析與半衰期的計(jì)算衰變次數(shù)的分析與半衰期的計(jì)算圖圖1231【解析解析】(1)選選ABD.設(shè)設(shè)衰變次數(shù)為衰變次數(shù)為x，衰變次衰變次數(shù)為數(shù)為y，由質(zhì)量數(shù)守恒和

16、電荷數(shù)守恒得，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得2322084x90822xy解得解得x6，y4，C錯(cuò)錯(cuò)D對(duì)對(duì)鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90，故，故A對(duì)對(duì)鉛核、釷核的中子數(shù)分別為鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142，故，故B對(duì)對(duì)【答案】【答案】(1)ABD(2)正電子正電子56天天核反應(yīng)方程及反應(yīng)類型核反應(yīng)方程及反應(yīng)類型(1)_是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，_是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，_是研是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程究氫彈的基本核反應(yīng)方程(2)求求B項(xiàng)中項(xiàng)中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)(3)判斷以上五個(gè)核反應(yīng)的反應(yīng)

17、類型判斷以上五個(gè)核反應(yīng)的反應(yīng)類型【思路點(diǎn)撥】【思路點(diǎn)撥】根據(jù)核反應(yīng)方程遵循的基本規(guī)根據(jù)核反應(yīng)方程遵循的基本規(guī)律，正確書(shū)寫(xiě)方程，還要注意衰變、人工轉(zhuǎn)變、律，正確書(shū)寫(xiě)方程，還要注意衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變的區(qū)別裂變、聚變的區(qū)別【解析】【解析】(1)E是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，方程，A是氫彈，是氫彈，B是原子彈的核反應(yīng)方程是原子彈的核反應(yīng)方程(2)由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定X質(zhì)量質(zhì)量數(shù)為數(shù)為144，電荷數(shù)為，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為：，所以中子數(shù)為：1445688.(3)衰變是原子核自發(fā)地放出衰變是原子核自發(fā)地放出粒子或粒子或

18、粒子的反粒子的反應(yīng)，應(yīng)，C是是衰變，衰變，D是是衰變，衰變，E是人工控制的原是人工控制的原子核的變化，屬人工轉(zhuǎn)變，裂變是重核吸收中子核的變化，屬人工轉(zhuǎn)變，裂變是重核吸收中子后分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，子后分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，B是裂是裂變，聚變是幾個(gè)輕核結(jié)合成較大質(zhì)量的核的反變，聚變是幾個(gè)輕核結(jié)合成較大質(zhì)量的核的反應(yīng)，應(yīng)，A是聚變是聚變【答案】【答案】(1)EBA(2)14488(3)見(jiàn)解析見(jiàn)解析假設(shè)兩個(gè)氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變假設(shè)兩個(gè)氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應(yīng)生成氦的同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量反應(yīng)生成氦的同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量是是2.0136 u，中子的質(zhì)量是，中子的質(zhì)量是1.00