1、4.5 裂变和聚变 学案（粤教版选修3-5）1两个比较轻的核聚合成一个较重的核时要_能量，这种核反应称为核_如HH_n17.51 MeV.比较重的核分裂成两个较轻的核时要_能量，这种核反应称为核裂变铀核的裂变方程为UnKr_.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要想发生聚变反应，必须使核间距离接近到_，采用的方法是对核加热，
2、使其在高温下反应，因此聚变反应又叫_【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(双选)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知识点二 轻核聚变3(
3、双选)下列关于聚变的说法中，正确的是( )A要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B轻核聚变需要几百万开尔文的高温，因此聚变又叫做热核反应C原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹可利用原子弹引发热核反应D太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着裂变反应4现有三个核反应：NaMge UnBaKr3nHHHen下列说法正确的是( )A是裂变，是衰变，是聚变B是聚变，是裂变，是衰变C是衰变，是裂变，是聚变D是衰变，是聚变，是裂变5(双选)关于聚变，以下说法正确的是( )A两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍B一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同
4、质量的裂变物质裂变时释放的能量大很多倍C聚变发生的条件是聚变物质的体积要大于临界体积D发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能【方法技巧练】一、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二、轻核聚变有关核能的计算方法7太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少太阳每秒钟辐射出的能量约为41026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A1036 kg B1018 kgC1013 kg D109 kg8两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为2.014 1 u，氦核质量为4.002 6 u.(1)写出核反应方程；(2)求出1 kg氘完全结合成氦时可以释放出的
5、能量(阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1，M氘2 gmol1)参考答案课前预习练1释放 聚变 He 释放 3n2中子 中子 链式 最小体积 大于或等于 大于或等于31015 m 热核反应课堂探究练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：UnSrXe10n其中各粒子质量分别为
6、mU235.043 9 u，mn1.008 67 umSr89.907 7 u，mXe135.907 2 u质量亏损为m(mUmn)(mSrmXe10mn)0.151 0 u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2BC 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
7、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3BC 聚变反应时核子之间距离达到1015 m，要使它们接近到这种程度，有一种办法就是把它们加热到几百万开尔文的高温，故A错误，B正确氢弹爆炸就是利用普通炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸，故C正确热核反应比较普遍，太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应，D错误4C 原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变衰变是指原子核放出粒子和粒子后，变成新的原子核的变化，像本题中的核反应；原子核的人工转变是指原子核在其它粒子的轰击下变成新的原子核的变化；裂变是重核分裂
8、成质量较小的核，像核反应；聚变是轻核结合成质量较大的核，像核反应；综上所述，C项正确5BD 一个重核裂变释放的能量大于两个轻核聚变时释放的能量如一个铀235核裂变成锶和氙，释放141 MeV能量，一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，只释放17.6 MeV能量，但轻核的每个核子平均释放的能量(3.52 MeV)大于重核的每个核子平均释放的能量(0.6 MeV)一定质量的轻核数目远大于同质量的重核的数目所以一定质量的轻核聚变释放的能量远大于同质量的重核裂变释放的核能只有在几百万开尔文高温下，原子核获得足够的动能，才能克服相互间库仑斥力而互相靠近，当两原子核距离靠近到小于21015 m时，就会在核力的
9、作用下聚合成一个原子核6(1)200.6 MeV(2)5.141026 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Emc20.215 3931.5 MeV200.6 MeV(2)1 kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量ENNE2.561024200.6 MeV5.141026 MeV设q为煤的热值，M为煤的质量，有ENqM，所以M kg2 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.
10、021023个铀核，故1 kg铀中原子核的个数也可用N6.0210232.561024的方法求得7D 由爱因斯坦质能方程Emc2得：m kg4109 kg.D正确8(1)HHHe (2)3.581027 MeV解析 本题可先求出一对氘核结合成一个氦核时放出的能量，再求出1 kg氘内有多少对氘核，二者的乘积就是1 kg氘完全结合成氦时放出的能量(1)核聚变反应的方程为：HHHe(2)两个氘核结合成一个氦核时的质量亏损为：m22.014 1 u4.002 6 u0.025 6 u则Emc20.025 6931.5 MeV23.85 MeV又1 kg氘中含有氘核的对数：n1.510261 kg氘完全结合成氦时可以释放出的能量EnE1.5102623.85 MeV3.581027 MeV