1、第1页196 核 裂 变 第2页学 习 目 标 第3页学习重点考查热度知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量会计算重核裂变过程中释放出的能量知道链式反应、核反应堆，了解核电站及核能发电的优缺点第4页基 础 梳 理 第5页一、核裂变1核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核的过程2铀核裂变方程铀核发生裂变的产物是多样的，其中一种典型的反应是：92235U01n 56144Ba3689Kr301n3链式反应当一个中子引起一个铀核裂变后，释放的中子再引起其他重核裂变，并不断继续下去的过程第6页4链式反应的条件临界体积：能够发生链式反应的最小体积；相应的质量叫临界质量链式反应的
2、条件：发生裂变的物质的体积大于临界体积二、核电站1组成：核电站中的核反应堆主要组成部分有：(1)燃料：铀棒(2)慢化剂：用石墨、重水或普通水作慢化剂使中子减速第7页(3)控制系统：利用镉棒吸收中子，控制链式反应的速度(4)冷却系统：利用水或液态的金属钠等流体的循环流动，输出热量，使反应堆冷却2核污染的处理：建很厚的水泥层，深埋核废料第8页三、考点鸟瞰考点鸟瞰考点热度考点一：对铀核裂变的理解考点二：核电站考点三：计算裂变释放的核能第9页规 律 方 法 第10页考点一 对铀核裂变的理解1铀核裂变释放核能的原因 重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，重核核子的平均质量大于中等核核子的平均质量，所以
3、重核裂变成中等质量核时，有质量亏损，放出核能 2裂变的条件：铀块的体积要大于临界体积 3铀核裂变的特点：用中子激发，能产生多个中子，释放能量大，裂变产物多样第11页关于重核的裂变，下列说法正确的是()A核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少C铀核自发放出 粒子、粒子时要释放能量，核电站利用的就是这一能量D重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损第12页【解析】铀核裂变放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的动能，A 项错误；裂变过程遵守质量数、电荷数守恒规律，B 项错误；衰
4、变是自发的现象，铀核衰变后的新核仍是重核，而核电站利用的是裂变核能，C 项错误；重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，重核核子的平均质量大于中等核核子的平均质量，所以重核裂变成中等质量核时，有质量亏损，要放出核能，D 项正确【答案】D第13页铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是()A铀块的质量是重要因素，与体积无关B为了使铀 235 裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子C若铀 235 的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关第14页【解析】要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积或临界质量，故 A
5、、D 两项错误，C 项正确；铀 235 俘获慢中子发生裂变的概率大，快中子使铀 235 发生裂变的几率小，故 B 项错误【答案】C第15页答疑解惑是否所有的核裂变都能放出核能？不是所有的核反应都能放出核能，只有核子平均质量减小的核反应才能放出核能有的核反应，反应后生成物的质量比反应前的质量大，这样的核反应不放出能量，反而在反应过程中要吸收大量的能量如右图所示，不同原子核中核子的平均质量不同铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量第16页考点二 核电站了解核反应堆的工作原理，知道四个组成部
6、分的功能：1燃料：利用铀棒的核裂变释放能量 2慢化剂：用石墨、重水或普通水作慢化剂使中子减速 3控制系统：利用镉棒吸收中子，控制链式反应的速度 4冷却系统：利用流体的循环流动，输出热量，使反应堆冷却第17页(多选题)关于核反应堆，下列说法正确的是()A铀棒是核燃料，裂变时释放核能B镉棒的作用是控制反应堆的功率C石墨的作用是吸收中子D冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能第18页【解析】铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故 A 项正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故 B 项正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是
7、使中子减速，故 C 项错误；水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，故 D 项正确【答案】ABD第19页关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是()A镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量D镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度第20页【解析】镉棒不是离子源不会释放中子，A 项错误；也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，B、D 两项错误；镉棒对中子有吸收作用，通过中子强度检测
8、器检测，当反应太强时，控制棒能自动插入，多吸收中子，反之，自动抽出少吸收中子，故C 项正确【答案】C第21页考点三 计算裂变释放的核能计算裂变释放的核能的思路：1应用质能方程Emc2.，计算一个铀核裂变释放的核能 2应用阿佛加德罗常数，计算一定质量的铀中含有的铀核数 3计算一定质量的铀核裂变释放的总核能 4结合动量守恒定律和能量守恒定律综合考虑第22页5重核裂变举例释放核能举例：92235U01n 54139Xe3895Sr201n 92235U01n 56141Ba3692Kr301n计算一个铀核在上述第二种裂变过程放出的能量 已知 m(92235U)235.043 9 u，mn1.008
9、7 u，m(56141Ba)140.913 9 u，m(3692Kr)91.897 3 u，且 1 u 质量对应的能量为 931.5 MeV 裂变前：m1(235.043 91.008 7)u236.053 u第23页裂变后：m2(140.913 991.897 331.008 7)u235.837 3 u 质量亏损：m0.215 7 u 释放能量：E0.215 7931.56 MeV200.94 MeV第24页一个铀 235 原子俘获一个中子后，裂变为氙 139 和锶94，同时放出三个中子(1)写出核反应方程并计算出一个铀核裂变时释放的核能已知 mU235.043 94 u，mXe138.9
10、18 44 u，mSr93.915 57 u，mn1.008 665 u.(2)计算 1 kg 铀完全裂变可释放出的能量第25页【解析】(1)核反应方程为 92235U01n 54139Xe3894Sr301n.该反应的质量亏损为 m(mUmn)(mXemSr3mn)(235.043 941.008 665)u(138.918 44 93915 5731.008 665)u0.192 6 u，所以，一个铀核裂变释放的核能为 E0.192 6931.5 MeV179.4 MeV.第26页(2)1 kg 铀中含有的铀核数为 N1 000235 NA1 000235 6.0210232.562102
11、4(个)1 kg 铀完全裂变共释放的能量为 ENE2.5621024179.4 MeV4.601026 MeV.【答案】(1)179.4 MeV(2)4.601026 MeV第27页一个铀 235 吸收一个中子后发生的核反应方程式是92235U01n 54136Xe3890Sr1001n，放出的能量为 E，铀 235 核的质量为 M，中子的质量为 m，氙 136 核的质量为 m1，锶 90 核的质量为 m2，真空中光速为 c，则释放的能量 E 等于()A(Mm1m2)c2B(Mmm1m2)c2C(Mm1m29m)c2D(m1m29mM)c2第28页【解析】铀 235 裂变时的质量亏损为 mMm
12、m1m210mMm1m29m 由质能方程可得 Emc2(Mm1m29m)c2.【答案】C第29页聚 焦 高 考 第30页高考考纲高考热度裂变反应及裂变反应释放核能的计算第31页裂变反应是四类核反应方程之一，裂变反应释放核能的计算是高考的重点，尤其是铀 235、238 的裂变反应裂变反应与其他核反应的区别尤其易混淆的是与人工和转变的区别1(2018天津)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于 2017 年 8 月 28 日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台下列核反应中放出的粒子为中子的是()第32页A.714N 俘获一个 粒子，产生 817O 并放出
13、一个粒子B1327Al 俘获一个 粒子，产生 1530P 并放出一个粒子C.511B 俘获一个质子，产生 48Be 并放出一个粒子D36Li 俘获一个质子，产生 23He 并放出一个粒子第33页解析 714N 俘获一个 粒子，产生 817O 后，新粒子的质量数为 144171，电荷数为：7281，所以粒子为质子，故 A 项错误；1327Al 俘获一个 粒子，产生 1530P 后，粒子的质量数为 274301，电荷数为：132150，所以粒子为中子，故 B 项正确；511B 俘获一个质子，产生 48Be 后，粒子的质量数为 11184，电荷数为：5142，所以粒子为 粒子，故 C 项错误；36L
14、i 俘获一个质子，产生 23He 后，粒子的质量数为 6134，电荷数为：3122，所以粒子为 粒子，故D 项错误 答案 B第34页2(2013重庆)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：92235U01nab201n，则 ab 可能是()A.54140Xe3693Kr B.56141Ba3692krC.56141Ba3893Sr D.54140Xe3894Sr第35页解析 根据核反应中的质量数守恒可知，ab 的质量数应为 23512234，质子数应为 92，A 项中的质量数为 14093233，B 项中质量数是 14192233，C 项中质量数为 14193234，质子数为
15、 563894，D 项中质量数为 14094234，质子数为 543892，综上可知，答案为 D 项 答案 D第36页3(2014上海)链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是()A质子B中子C 粒子D 粒子第37页解析 重核的裂变需要中子的轰击，在链式反应中，不断放出高速的中子使裂变可以不断进行下去，B 项正确 答案 B第38页4(2015上海)铀核可以发生衰变和裂变，铀核的()A衰变和裂变都能自发发生B衰变和裂变都不能自发发生C衰变能自发发生而裂变不能自发发生D衰变不能自发发生而裂变能自发发生第39页解析 铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变是能自发发生，而铀核的裂变是人工
16、实现的，是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变，不能自发发生，故 A、B、D 三项错误，C 项正确 答案 C第40页5.(2019江苏)100 年前，卢瑟福用 粒子轰击氮核打出了质子后来，人们用 粒子轰击 2860Ni 核也打出了质子：24He2860Ni2962Cu11HX，该反应中的 X 是_(选填“电子”“正电子”或“中子”)此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能目前人类获得核能的主要方式是_(选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”)第41页解析 根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程式为 24He2860Ni2962Cu11H01X，即 X 是中子 01n；目前人类获得核能的主要方式是核裂变，我们可以通过链式反应，反应条件比较简单，反应速度比较容易控制；核衰变不能人为控制，是自然衰变的；而核聚变反应条件苛刻，而且反应速度比较难以控制故答案为：中子，核裂变 答案 中子 核裂变请做：课时作业（十四）
