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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：23592U＋________→14156Ba＋8936Kr＋310n.2．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，它的核心设施是________，它主要由以下几部分组成：①燃料：______；②慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用________、____________作慢化剂；③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2.23592U吸收一个慢中子后，分裂成13654Xe和9038Sr，并生成下列什么粒子()A．一个α粒子B．3个中子C．10个中子D．10个质子3．下列核反应方程，属于裂变反应的有()A.23892U→23490Th＋42HeB.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310nC.3015P→3014Si＋01eD.94Be＋42He→126C＋10n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．α衰变，核燃料为铀C．裂变，核燃料为氘D．β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.105B＋10n→73Li＋42HeB.23892Th→23490Th＋42HeC.147N＋42He→178O＋11HD.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n【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23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量(23592U、14156Ba、9236Kr、10n的质量分别为235.0439u、140.9139u、91.8973u、1.0087u)；(2)1kg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2.94×107J/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196MeV的能量，则1g纯23592U完全发生核反应时放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)()A．NA×196MeVB．235NA×196MeVC．235×196MeVD.NA235×196MeV5．关于铀核裂变，下列说法中正确的是()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2～3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23592U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为23592U＋10n→X＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是()A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，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：23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n已知铀235的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，锶90的质量为89.9077u，氙136的质量为135.9072u，则此核反应中()A．质量亏损为Δm＝235.0439u＋1.0087u－89.9077u－135.9072uB．质量亏损为Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×(3×108)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×931.5MeV11．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1234567891011答案12.核反应23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010n是铀核裂变核反应中的一个，已知：23592U的原子质量为235.0439u，9038Sr的原子质量为89.9077u，13654Xe的原子质量135.9072u，中子的质量为1.000867u，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10n2．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①铀棒②石墨重水和普通水③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1．D[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23592U裂变为9038Sr和13654Xe的核反应，其核反应方程为：23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010n其中各粒子质量分别为mU＝235.0439u，mn＝1.00867umSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u质量亏损为Δm＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)＝0.1510u可见铀裂变的质量亏损远小于一个核子的质量，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．]2．C[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235＋1＝136＋90＋x92＝54＋38＋y则x＝10y＝0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．]3．B[A选项是α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．]4．A[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，驱动汽轮机发电．]5．D[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)200.6MeV(2)5.14×1026MeV，相当于燃烧2800t煤．解析(1)裂变反应的质量亏损为Δm＝(235.0439＋1.0087－140.9139－91.8973－3×1.0087)u＝0.2153u一个铀235原子核裂变后释放的能量为ΔE＝Δmc2＝0.2153×931.5MeV＝200.6MeV(2)1kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量ΔEN＝N·ΔE＝2.56×1024×200.6MeV＝5.14×1026MeV设q为煤的热值，M为煤的质量，有ΔEN＝qM，所以M＝ΔENq＝5.14×1026×106×1.6×10－192.94×107kg≈2800t方法总结因为铀235的摩尔质量为235g/mol，1mol铀含有6.02×1023个铀核，故1kg铀中原子核的个数也可用N＝1000235×6.02×1023＝2.56×1024的方法求得．课后巩固练1．A[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．]2．C[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．]3．C[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.]4．D[1g纯铀235有1235×NA个铀235的原子核，因此1g铀吸收中子完全发生核反应，可以释放出1235×NA×196MeV的能量，即D正确，A、B、C错误．]5．BC[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1MeV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．]6．C[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．]7．BD8．A[由质量数守恒和电荷数守恒知235＋1＝a＋94＋2×1,92＝b＋38解得a＝140，b＝54，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a－b＝140－54＝86，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．]9．B10．BD[计