江苏省海门市包场高级中学2013届高三物理一轮复习天然放射现象、衰变、核反应、核能、光电效应 练习

【2013高考考纲解读】1.掌握原子核的组成、放射性、半衰期、放射性同位素的应用等基本问题.2.会书写核反应方程，能区分核反应的种类和根据质能方程求解核能问题.3.了解裂变反应、聚变反应的特点与应用，射线的危害与应用．【重点知识梳理】一、天然放射现象、原子核的组成[基础导引]1．用符号表示以下原子核：(1)铀238；(2)有6个中子的碳原子核；(3)质量数为14的碳原子核；(4)电荷数为8、质量数为17的氧原子核；(5)α粒子2．说出以下原子核的质子数、中子数：(1)4019K；(2)6629Cu；(3)22286Rn.[知识梳理]1．天然放射现象(1)天然放射现象元素________地放出射线的现象，首先由____________发现．天然放射现象的发现，说明__________还具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫__________．具有放射性的元素叫________________．2．原子核(1)原子核的组成①原子核由______和______组成，质子和中子统称为______．②原子核的核电荷数＝________数，原子核的质量数＝________________.③X元素原子核的符号为A Z X，其中A表示__________，Z表示____________．(2)同位素：具有相同____________、不同____________的原子，因为在元素周期表中的________相同，同位素具有相同的________性质．二、核反应[基础导引]1．写出下列各放射性元素的α衰变方程：(1)23490Th(钍核)；(2)6629Cu(铜核)．2．写出下列各放射性元素的β衰变方程：(1)24483Bi(铋核)；(2)21084Po(钋核)．3.23892U(铀核)衰变为22286Rn(氡核)要经过____次α衰变，____次β衰变．4．已知钍234的半衰期是24天，1 g钍经过120天后还剩多少？5．完成下列核反应方程．原子核________地放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的________．放射性元素衰变时放出的射线共有三种：______射线，____射线和____射线．(1)按照衰变时放出粒子的不同又分为α衰变和β衰变．α衰变和β衰变的比较(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．(3)半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，它表示放射性元素衰变的快慢．2．原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程．典型核反应：(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：____________________________________________.(2)查德威克发现中子的核反应方程为：9Be＋42He→126C＋10n.4(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：________________________________________________________________________.30P→3014Si＋0＋1e.153．核裂变和核聚变(1)重核裂变重核裂变：是重核分裂成中等质量的核的反应过程．如：23592U＋1n→14456Ba＋8936Kr＋______10n.由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为____________，发生链式反应的条件是：裂变物质的体积____________临界体积．[基础导引]已知22688Ra，22286Rn，42He的原子质量分别是226.025 4 u，222.017 5 u，4.002 6 u．求出22688Ra 在α衰变22688Ra→22286Rn＋42He中放出的能量(以电子伏特为单位)．[知识梳理]1．核力：核子间的作用力．核力是短程强引力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在________的核子间发生作用．2．核能：________结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的________能，亦称核能．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝________，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝________.【高频考点突破】(1)设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则表示该核反应的方程为A Z X→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．2．对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后剩余的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．特别提醒 近几年高考中多次考到半衰期的理解与计算． 典例剖析例1 (1)关于天然放射现象，下列说法正确的是 ( )(2)(2011·山东理综·38(1))碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天． ①碘131核的衰变方程：131 53I→______________(衰变后的元素用X 表示)． ②经过________天有75%的碘131核发生了衰变．跟踪训练1 一个氡核222 86Rn 衰变成钋核21884Po 并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g 氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及222 86Rn 衰变成21884Po 的过程放出的粒子是 ( )A．0.25 g，α粒子B．0.75 g，α粒子C．0.25 g，β粒子D．0.75 g，β粒子考点二核反应方程及反应类型考点解读核反应的四种类型特别提醒 1.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．2．核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．3．核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．典例剖析例2 .2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和________．思维突破1．电荷数守恒和质量数守恒是正确书写核反应方程式的关键．2．熟记几种核反应类型的基本概念．跟踪训练2关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()考点三核力与核能的计算考点解读1．核力(1)含义：原子核里的核子间存在互相作用的核力，核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核．(2)特点：①核力是强相互作用的一种表现；②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内．因此每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用．2．核能(1)质量亏损：组成原子核的核子质量与原子核的质量之差．(2)质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E ＝mc2.方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．①核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2；②原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.典例剖析能．思维突破 1.核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．跟踪训练3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4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()A．1036 kg B．1018 kg C．1013 kg D．109 kg 考点四核能与动量守恒的综合性问题典例剖析例4钚的放射性同位素23994Pu静止时衰变为铀核激发态23592U*和α粒子，而铀核激发态23592U*立即衰变为铀核23592U，并放出能量为0.097 MeV的γ光子．已知：23994Pu、23592U 和α粒子的质量分别为m Pu＝239.052 1 u、m U＝235.043 9 u和mα＝4.002 6 u,1 u的质量相当于931.5 MeV的能量．(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能．思维突破1．先求质量亏损．2．用ΔE＝mc2计算释放的核能．3．注意核衰变后，新核不只是能量守恒，动量也守恒．跟踪训练4如图1所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断()例5目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是() A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C.23892U衰变成20682Pb要经过6次β衰变和8次α衰变D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的误区警示错解1：不明确射线的本质，误认为射线即电磁波，错选A.错解2：不理解半衰期是统计规律，只有对大量原子核才成立，因而错选B.错解3：不清楚β衰变产生的本质原因，以为是原子核内本来就有电子而漏选D.正确解析β射线是电子流，γ射线才是电磁波，选项A错；半衰期的意义只有对大量原子核才成立，选项B错；23892U衰变成20682Pb，质量数减少了32，因此发生了32/4＝8次α衰变，α衰变8次则核电荷数要减少16，实际核电荷数减少10，因此发生了16－10＝6次β衰变，C 正确；β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，D正确．答案CD正本清源对于衰变，要记住以下三点：(1)三种射线的产生、本质和特性；(2)半衰期只对大量原子核才有意义；(3)衰变次数的计算顺序是先算α衰变后算β衰变.跟踪训练5某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为()A．11.4天B．7.6天C．5.7天D．3.8天基础再现一、量数核电荷数(2)质子数中子数位置化学二、基础导引 1.(1)234 90Th→230 88Ra＋42He(2)6629Cu→6227Co＋42He2．(1)244 83Bi→244 84Po＋0－1e(2)210 84Po→210 85At＋0－1e3．42 4.132g5．(1)2210Ne(2)42He(3)14 6C知识梳理 1.自发衰变αβγ(1)42He0－1e 2.(1)14 7N＋42He→17 8O＋11H(3)2713A1＋42He→3015P＋10n 3.(1)3链式反应大于等于(2)质量较大10n热核反应三、基础导引 4.937 0×106 eV知识梳理 1.相邻 2.核子结合 3.mc2Δmc2课堂探究例1(1)D(2)①13154X＋0－1e②16例4 (1)239 94Pu→235 92U *＋42He 235 92U *→235 92U ＋γ(或239 94Pu→235 92U ＋42He ＋γ)(2)5.034 MeV 跟踪训练4 AC 跟踪训练5 D 【高考真题解析】 【2012高考】（2012•重庆）以下是物理学史上3个著名的核反应方程：x ＋37Li ―→2y ，y ＋ 714N ―→x ＋ 817O ，y ＋49Be ―→z ＋ 612C.x 、y 和z 是3种不同的粒子，其中z 是( )A ．α粒子B ．质子C ．中子D ．电子 【答案】C【解析】将上述三个方程相加，整理后得37Li ＋ 714N ＋49Be ―→ 817O ＋ 612C ＋z ，根据电荷数守恒和质量数守恒，z 的质量数为1，电荷数为0，为中子，C 正确．【考点定位】原子物理（2011·上海）1．在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的 （ ）（A ）频率 （B ）强度（C ）照射时间（D ）光子数目【答案】A【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程：212h W mv ν-=，光电子的最大初动能只与入射光的频率在关，与其它无关，选项A 正确。

第3讲核反应和核能关于天然放射现象的理解三种射线的基本特征α衰变和β衰变的规律半衰期的相关计算基本公式应用核反应方程的书写质量数守恒、电荷数守恒核能核能的理解核能的相关计算天然放射现象和衰变1．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．2．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类Z－2Y＋42Heα衰变：A Z X→A4－1eZ＋1Y＋0β衰变：A Z X→A(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．核反应和核能1．核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.1．(多选)(2014·甘肃省五市联考)关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是( )A．核反应堆发生的是轻核聚变反应B．核反应堆发生的是重核裂变反应C ．放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关D ．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关【解析】 核反应堆发生的是重核裂变反应，选项A 错误，B 正确；放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关，选项C 正确，D 错误．【答案】 BC2．(多选)“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风，下列有关原子弹和氢弹的说法正确的是( )A ．原子弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式 21H ＋31H→42He ＋10nB ．原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92U ＋10n→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010nC ．氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式21H ＋31H→42He ＋10nD ．氢弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92 U ＋10n→9038Sr ＋135 54Xe ＋1010n【解析】 本题考查的是对原子弹和氢弹的原理的认识，原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式235 92U ＋10n→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010n ；氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式21H ＋31H→42He ＋10n ；B 、C 正确，A 、D 错误．【答案】 BC3．(2013·江苏四校联考)238 92U 发生衰变有多种可能性．其中的一种可能是238 92U 先衰变成210 83Bi ，再经一次衰变变成210 aX(X 代表某种元素)，或再经一次衰变变成b 81Ti ，210 aX 和b 81Ti 最后都衰变成206 82Pb ，衰变路径如图所示，则由图可知：①②③④四个过程中________是α衰变；________是β衰变．238 92U210 83Bi ――→① 210 aX ――→ ③206 82Pb ――→② b 81Ti ――→ ④【解析】 ②③放出的粒子质量数减少4，是α衰变；①④放出的粒子质量数不变，是β衰变．【答案】 ②③ ①④4．放射性同位素C 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的14 6C ，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年．试写出此核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？【解析】 (1)核反应方程： 14 7N ＋10n→14 6C ＋1H 14 6C→14 7N ＋01e(2)活体中的14 6C 含量不变，生物死亡后，遗骸中的14 6C 按其半衰期变化，设活体中14 6C 的含量为N0，遗骸中的14 6C 含量为N ，由半衰期的定义得：N ＝(12)t τN0即(0.2512)t τ所以t τ＝“2”t＝2T ＝11 460年． 【答案】 (1)见解析 (2)11 460年衰变和半衰期衰变类型α衰变 β衰变 衰变方程A Z X→A 4Z －2Y ＋42He AZX→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e 衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体抛射出 中子转化为质子和电子 211H ＋210n→42He 10n→1H ＋ 0－1e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N 余＝N 原(12)t/τ，m 余＝m 原(12)t/τ 式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．(2013·上海高考)在一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生β衰变的次数为( )A ．6次B ．10次C ．22次D ．32次【审题指导】 在发生核反应时，质量数守恒，电荷数守恒．【解析】 一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A 正确．【答案】 A【迁移应用】1．(多选)关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的C ．在 α、β、 γ这三种射线中， γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．铀核( 238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变【答案】 BC核反应方程的书写类型可控性 核反应方程典例 衰变α衰变 自发 238 92U→234 90Th ＋42He β衰变 自发 234 90Th→234 91Pa ＋ 0－1e人工 控制 14 7N ＋42He→17 8O ＋1H (卢瑟福发现质子)人工转变42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n 约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子3015P→3014Si＋0＋1e重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n轻核聚变23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n目前无法控制21H＋31H→42He＋10n(2013·新课标全国卷Ⅰ)一质子束入射到静止靶核2713Al上，产生如下核反应：p＋2713Al→X＋n式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为__________，中子数为________．【审题指导】根据核反应前后电荷数和质量数守恒确定新核X的质子数和中子数．【解析】p为1H，n为10n，则Z A X中A＝1＋13－0＝14，Z＝27＋1－1＝27，则中子数为Z－A＝27－14＝13.【答案】14 13错误!1核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接.,2核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.,3核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒.【迁移应用】2．现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.23592U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋0－1eD.42He＋94Be→126C＋10n(1)________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．(2)求B中X的质量数和中子数．【解析】 (1)人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核．箭头的右边也是常见元素的原子核．D 是查德威克发现中子的核反应方程，B 是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程．A 是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程．(2)由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X 质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.【答案】 (1)D B A(2)质量数为144，中子数为88 核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．2．核能的计算方法(1)应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm 的单位1 u ＝1.66×10－27 kg,1 u 相当于931.5 MeV 的能量，u 是原子质量单位．(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．(2013·济南外国语学校模拟)太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(1)写出这个核反应方程；(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少？(4)若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年．(太阳质量M ＝2×1030 kg，mp ＝1.007 3 u ，mHe ＝4.001 5 u ，me ＝0.000 55 u)【解析】 (1) 411H→42He ＋201e.(2)Δm＝4×1.007 3 u－(4.001 5＋2×0.000 55) u＝0.026 6 uΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV ＝4×10－12 J.(3)太阳每秒钟释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒钟减少的质量为Δm＝ΔE c2＝3.8×10263×1082kg ＝0.4×1010 kg. (4)太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为t ＝ΔM Δm ＝2×1030×3×10－40.4×1010s ＝15×1016 s＝5×109(年) 【答案】 (1)见解析 (2)4×10－12 J (3)0.4×1010 kg(4)5×109年【迁移应用】3．为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60 MeV 的质子轰击静止的锂核73Li ，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取mp＝1.007 3u、mα＝4.001 5u、mLi＝7.016 0u，求：(1)写出该反应方程．(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．(1u＝1.660 6×10－27 kg)【解析】(1)核反应方程为：73Li＋1H→242He.(2)核反应的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.016 0u＋1.007 3u－2×4.001 5u＝0.020 3u 由质能方程可得与质量亏损相当的能量：ΔE＝Δmc2＝0.020 3×931 MeV＝18.9 MeV而系统增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝19.3 MeV这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE＝Δmc2正确．【答案】(1)73Li＋1H→242He (2)见解析。

【2013高考考纲解读】1.掌握原子核的组成、放射性、半衰期、放射性同位素的应用等基本问题.2.会书写核反应方程，能区分核反应的种类和根据质能方程求解核能问题.3.了解裂变反应、聚变反应的特点与应用，射线的危害与应用．【重点知识梳理】一、天然放射现象、原子核的组成[基础导引]1．用符号表示以下原子核：(1)铀238；(2)有6个中子的碳原子核；(3)质量数为14的碳原子核；(4)电荷数为8、质量数为17的氧原子核；(5)α粒子2．说出以下原子核的质子数、中子数：(1)4019K；(2)6629Cu；(3)22286Rn.[知识梳理]1．天然放射现象(1)天然放射现象元素________地放出射线的现象，首先由____________发现．天然放射现象的发现，说明__________还具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫__________．具有放射性的元素叫________________．2．原子核(1)原子核的组成①原子核由______和______组成，质子和中子统称为______．②原子核的核电荷数＝________数，原子核的质量数＝________________.③X元素原子核的符号为A Z X，其中A表示__________，Z表示____________．(2)同位素：具有相同____________、不同____________的原子，因为在元素周期表中的________相同，同位素具有相同的________性质．二、核反应[基础导引]1．写出下列各放射性元素的α衰变方程：(1)23490Th(钍核)；(2)6629Cu(铜核)．2．写出下列各放射性元素的β衰变方程：(1)24483Bi(铋核)；(2)21084Po(钋核)．3.23892U(铀核)衰变为22286Rn(氡核)要经过____次α衰变，____次β衰变．4．已知钍234的半衰期是24天，1 g钍经过120天后还剩多少？5．完成下列核反应方程．原子核________地放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的________．放射性元素衰变时放出的射线共有三种：______射线，____射线和____射线．(1)按照衰变时放出粒子的不同又分为α衰变和β衰变．α衰变和β衰变的比较(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．(3)半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，它表示放射性元素衰变的快慢．2．原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程．典型核反应：(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：____________________________________________.(2)查德威克发现中子的核反应方程为：9Be＋42He→126C＋10n.4(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：________________________________________________________________________.30P→3014Si＋0＋1e.153．核裂变和核聚变(1)重核裂变重核裂变：是重核分裂成中等质量的核的反应过程．如：23592U＋1n→14456Ba＋8936Kr＋______10n.由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为____________，发生链式反应的条件是：裂变物质的体积____________临界体积．[基础导引]已知22688Ra，22286Rn，42He的原子质量分别是226.025 4 u，222.017 5 u，4.002 6 u．求出22688Ra 在α衰变22688Ra→22286Rn＋42He中放出的能量(以电子伏特为单位)．[知识梳理]1．核力：核子间的作用力．核力是短程强引力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在________的核子间发生作用．2．核能：________结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的________能，亦称核能．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝________，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝________.【高频考点突破】(1)设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则表示该核反应的方程为A Z X→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．2．对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后剩余的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．特别提醒 近几年高考中多次考到半衰期的理解与计算． 典例剖析例1 (1)关于天然放射现象，下列说法正确的是 ( )(2)(2011·山东理综·38(1))碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天． ①碘131核的衰变方程：131 53I→______________(衰变后的元素用X 表示)． ②经过________天有75%的碘131核发生了衰变．跟踪训练1 一个氡核222 86Rn 衰变成钋核21884Po 并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g 氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及222 86Rn 衰变成21884Po 的过程放出的粒子是 ( )A．0.25 g，α粒子B．0.75 g，α粒子C．0.25 g，β粒子D．0.75 g，β粒子考点二核反应方程及反应类型考点解读核反应的四种类型特别提醒 1.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．2．核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．3．核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．典例剖析例2 .2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和________．思维突破1．电荷数守恒和质量数守恒是正确书写核反应方程式的关键．2．熟记几种核反应类型的基本概念．跟踪训练2关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()考点三核力与核能的计算考点解读1．核力(1)含义：原子核里的核子间存在互相作用的核力，核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核．(2)特点：①核力是强相互作用的一种表现；②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内．因此每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用．2．核能(1)质量亏损：组成原子核的核子质量与原子核的质量之差．(2)质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E ＝mc2.方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．①核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2；②原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.典例剖析能．思维突破 1.核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．跟踪训练3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4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()A．1036 kg B．1018 kg C．1013 kg D．109 kg 考点四核能与动量守恒的综合性问题典例剖析例4钚的放射性同位素23994Pu静止时衰变为铀核激发态23592U*和α粒子，而铀核激发态23592U*立即衰变为铀核23592U，并放出能量为0.097 MeV的γ光子．已知：23994Pu、23592U 和α粒子的质量分别为m Pu＝239.052 1 u、m U＝235.043 9 u和mα＝4.002 6 u,1 u的质量相当于931.5 MeV的能量．(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能．思维突破1．先求质量亏损．2．用ΔE＝mc2计算释放的核能．3．注意核衰变后，新核不只是能量守恒，动量也守恒．跟踪训练4如图1所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断()例5目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是() A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C.23892U衰变成20682Pb要经过6次β衰变和8次α衰变D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的误区警示错解1：不明确射线的本质，误认为射线即电磁波，错选A.错解2：不理解半衰期是统计规律，只有对大量原子核才成立，因而错选B.错解3：不清楚β衰变产生的本质原因，以为是原子核内本来就有电子而漏选D.正确解析β射线是电子流，γ射线才是电磁波，选项A错；半衰期的意义只有对大量原子核才成立，选项B错；23892U衰变成20682Pb，质量数减少了32，因此发生了32/4＝8次α衰变，α衰变8次则核电荷数要减少16，实际核电荷数减少10，因此发生了16－10＝6次β衰变，C 正确；β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，D正确．答案CD正本清源对于衰变，要记住以下三点：(1)三种射线的产生、本质和特性；(2)半衰期只对大量原子核才有意义；(3)衰变次数的计算顺序是先算α衰变后算β衰变.跟踪训练5某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为()A．11.4天B．7.6天C．5.7天D．3.8天基础再现一、量数核电荷数(2)质子数中子数位置化学二、基础导引 1.(1)234 90Th→230 88Ra＋42He(2)6629Cu→6227Co＋42He2．(1)244 83Bi→244 84Po＋0－1e(2)210 84Po→210 85At＋0－1e3．42 4.132g5．(1)2210Ne(2)42He(3)14 6C知识梳理 1.自发衰变αβγ(1)42He0－1e 2.(1)14 7N＋42He→17 8O＋11H(3)2713A1＋42He→3015P＋10n 3.(1)3链式反应大于等于(2)质量较大10n热核反应三、基础导引 4.937 0×106 eV知识梳理 1.相邻 2.核子结合 3.mc2Δmc2课堂探究例1(1)D(2)①13154X＋0－1e②16例4 (1)239 94Pu→235 92U *＋42He 235 92U *→235 92U ＋γ(或239 94Pu→235 92U ＋42He ＋γ)(2)5.034 MeV 跟踪训练4 AC 跟踪训练5 D 【高考真题解析】 【2012高考】（2012•重庆）以下是物理学史上3个著名的核反应方程：x ＋37Li ―→2y ，y ＋ 714N ―→x ＋ 817O ，y ＋49Be ―→z ＋ 612C.x 、y 和z 是3种不同的粒子，其中z 是( )A ．α粒子B ．质子C ．中子D ．电子 【答案】C【解析】将上述三个方程相加，整理后得37Li ＋ 714N ＋49Be ―→ 817O ＋ 612C ＋z ，根据电荷数守恒和质量数守恒，z 的质量数为1，电荷数为0，为中子，C 正确．【考点定位】原子物理（2011·上海）1．在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的 （ ）（A ）频率 （B ）强度（C ）照射时间（D ）光子数目【答案】A【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程：212h W mv ν-=，光电子的最大初动能只与入射光的频率在关，与其它无关，选项A 正确。

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【要求】1．了解天然放射现象，知道三种射线的本质和特性，掌握核衰变的特点和规律；2．知道原子核人工转变的原理，了解质子、中子和放射性同位素的发现过程。

【知识再现】一、天然放射现象1．天然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。

这些元素称为放射性元素。

2．种类和性质α射线——高速的α粒子流，α粒子是氦原子核，速度约为光速1/10，贯穿能力最弱，电离能力最强。

β射线——高速的电子流，β粒子是速度接近光速的负电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱。

γ射线——能量很高的电磁波，γ粒子是波长极短的光子，贯穿能力最强，电离能力最弱。

二、原子核的衰变1．衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化．2．衰变规律：α衰变X→Y+He；β衰变X→Y+e3．α衰变的实质：某元素的原子核同时发出由两个质子和两个中子组成的粒子（即氦核）2H+2n→Heβ衰变的实质：某元素的原子核内的一个中子变成质子发射出一个电子。

即n→H+e+（为反中微子）4．γ射线：总是伴随α衰变或β衰变产生的，不能单独放出γ射线．γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．实质是元素在发生α衰变或β衰变时产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态），向低能级跃迁而辐射出光子．三、半衰期1．放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。

它是大量原子核衰变的统计结果，不是一个原子发生衰变所需经历的时间。

2．决定因素：由原子核内部的因素决定，与原子所处的物理状态（如压强、温度等）或化学状态（如单质或化合物）无关．四、原子核的人工转变1．质子的发现：N+He→O+H2．中子的发现：Be+He→C+n3．放射性同位素和正电子的发现：Al+He→P+nP→Si+e4．放射性同位素的应用（1）利用它的射线；（2）做示踪原子。

峙对市爱惜阳光实验学校第75讲 天然放射现象 衰变 核反 核能1.关于以下核反方程的说法中，正确的选项是( )3015P → 3014Si ＋X94Be ＋21H → 105B ＋Y 42He ＋42He → 73Li ＋ZA.X 是质子，Y 是中子，Z 是正电子B.X 是正电子，Y 是质子，Z 是中子C.X 是中子，Y 是正电子，Z 是质子D.X 是正电子，Y 是中子，Z 是质子 答案：D2.图示是原子核人工转变的装置示意图，A 是α粒子源，F 是铝箔，S 为荧光屏.在容器中充入氮气后屏S 上出现闪光，该闪光是由于( )A.α粒子射到屏上产生的B.α粒子从氮核里打出的粒子射到屏上产生的C.α粒子从F 上打出的某种粒子射到屏上产生的D.氮气能加速α粒子，从而穿过铝箔打在荧光屏上产生的解析：α粒子的贯穿能力很弱，无法穿过铝箔，充入氮气后反而有粒子穿过铝箔说明是α粒子与氮核反生成了的粒子.答案：B3.近几年来，的“核危机〞引起了全的瞩目，其焦点问题就是核电站采用的是轻水堆还是重水堆.因为重水堆核电站在发电的同时还可以产生供研究核武器的钚239(23994Pu)，这种23994Pu 可由铀239(23992U)经过衰变而产生，那么( )A.23994Pu 与239 92U 的核内具有相同的中子数 B.23994Pu 与23992U 的核内具有相同的质子数 C.23992U 经过2次β衰变产生23994Pu D.23992U 经过1次α衰变产生23994Pu解析：23994Pu 和23992U 的质量数相同，但质子数和中子数都不相同，衰变方程为：23992U→2 0－1e ＋23994Pu即23992U 经过2次β衰变而产生23994Pu. 答案：C4.如下图，R 是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B ，LL ′是一厚纸板，MM ′是荧光屏.时，发现在荧光屏O 、P 两处有亮斑，那么以下关于磁场方向、到达O 点的射线、到达P 点的射线与相符的有( )解析：射线的贯穿本领很弱，不能穿透厚纸板而到达荧光屏；β射线垂直进入磁场发生偏转，由左手那么知磁场方向垂直纸面向内.应选项C正确.答案：C5.太阳内部进行着剧烈的轻核聚变反.氦核是由4个质子聚变生成的，同时有正电子放出，正电子又会和负电子湮灭成一对光子，在这一核反过程中放出×10－12 J的能量.现在太阳每秒辐射5.0×1026 J的能量.(1)写出上述两个核反的反方程.(2)计算出太阳每秒产生的氦核数目及每年减少的质量.(结果保存两位有效数字)解析：(1)411H→42He＋20＋1e 0－1e＋0＋1e→2γ.(2)太阳每形成一个氦核产生的能量为×10－12 J.太阳每秒发射的能量为5.0×1026 J，所以每秒形成的氦核数目为：n＝5×1026×10－12个＝×1038个一年内太阳释放的总能量为：E＝5×1026×365×24×3600 J＝1.6×1034 J太阳每年减少的质量为：Δm＝ΔEc2＝×1017 kg.答案：(1)411H→42He＋20＋1e 0－1e＋0＋1e→2γ(2)×1038个×1017 kg金典练习八天然放射现象衰变核反核能选择题共10小题，每题6分.在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.1.关于α、β、γ三种射线，以下说法正确的选项是( )A.α射线是原子核发射出的氦核，它的贯穿能力最强B.β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中的贯穿能力C.γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，它的贯穿能力最强D.γ射线是电磁波，它的贯穿能力最弱答案：C2.正电子发射计算机断层显像(PET)的根本原理是：将放射性同位素15 8O注入人体内，15 8O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像.根据PET的原理，以下说法正确的选项是( )A.15 8O在人体内的衰变方程是：15 8O→15 7N＋01eB.正负电子的湮灭方程式是：01e＋ 0－1e→2γC.在PET中，15 8O的主要用途是作为示踪原子D.在PET中，15 8O的主要用途是参与人体的代谢过程答案：ABC3.在奥运会场馆的中，大量采用了环保技术，如场馆周围的路灯用太阳能电池供电，洗浴热水通过太阳能集热器产生.太阳能产生于太阳内部的核聚变，其核反方程是( )A.411H→42He＋201eB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010nD.238 92U→234 90Th＋42He答案：A4.以下说法正确的选项是( )A.α射线的本质是高速氦核流B.γ射线是原子核发生γ衰变时发出的独有粒子流C.天然放射现象说明原子核也是可分的D.同一原子核在发生衰变时，时产生三种射线解析：α射线为氦核(42He)流.γ射线是伴随α、β衰变时放出的光子，没有所谓的γ衰变，应选项B 错误.α、β射线都是从原子核放出的，说明原子核可以再分，应选项C正确.同一原子不时发生α衰变和β衰变，应选项D错误.答案：AC5.图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图.图乙中检查所利用的射线是( )甲乙A.α射线B.β射线C.γ射线D.三种射线都可以解析：γ射线的穿透能力足够强，它能穿透薄金属板.答案：C6.在居室装修中经常使用到花岗岩、大理石材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素.比方，有一些含镭的材料会释放出放射性惰性气体氡，而氡产生后很快衰变成一放射性产物，最终成为稳元素铅，这一过程会放出α、β、γ射线.根据有关放射性知识，以下说法正确的选项是( )A.随着气温的升高，氡的半衰期会变小B.氡被吸入人体后，放射性衰变将会停止C.三种射线中，α粒子的质量最大，穿透能力最强D.三种射线中，γ射线的速度最大，穿透能力最强答案：D7.238 92U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi，而21083Bi可以经一次衰变变成210a X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b81Ti，210a X和b81Ti最后都变成20682Pb，衰变路径如下图.可知图中( )A.a＝82，b＝206B.①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的C.②是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的D.23892U可经过假设干次衰变都放出同一种粒子生成的原子核21083Bi解析：衰变①的方程式为：21083Bi―→21084X＋0－1e，为β衰变，放出电子，选项B正确、A错误；衰变②的方程式为：21083Bi―→20681Ti＋42He，为α衰变，应选项C错误；23892U需经过8次α衰变和6次β衰变后可生成核20682Pb，应选项D错误.答案：B8.以下说法正确的选项是( )A.如果地球外表没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些B.医院中用于检查病情的“B超〞是利用了电磁波能产生干预的原理C.原子核能发生β衰变，说明原子核内含有电子D.在原子核的人工转变过程中，家常用中子(而不是质子)轰击原子核，这主要是因为中子是电中性的解析：光线经过大气层时发生折射，使得照亮地球的范围略大于半个地球外表，应选项A错误；医院中用“B超〞检查病情是利用“B型超声波〞(一种机械波)的直线传播与反射原理，应选项B错误；β衰变是原子核中的中子放出一个电子后变成一个质子，原子核中不含有单独存在的电子，应选项C错误；由于中子不带电，它与原子核之间不存在电排斥力，因而用它来产生核反时，比用其他带电高能粒子的效果好得多，应选项D正确.答案：D9.科研人员在研制一种型镍铜长效电池，它采用了半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生衰变时释放电子给铜片的特性，用镍63和铜片做电池的两极，为外接负载提供电能.以下有关该电池的说法正确的选项是( )A.镍63的衰变方程是：6328Ni→0－1e＋6327CuB.镍63的衰变方程是：6328Ni→0－1e＋6429CuC.外接负载时，镍63的电势比铜片高D.该电池内电流的方向是从镍63到铜片解析：衰变前后质量数守恒、电荷量守恒，衰变方程为：6328Ni→0－1e＋6329Cu，应选项A、B错误；Ni原子放出一个电子后，变成29个质子、28个核外电子的Cu＋.应选项C正确、D错误.答案：C10.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)的溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反方程为νe ＋3717Cl→3718Ar＋0－1e，3717Cl的质量为35658 u，3718Ar的质量为35691 u，0－1e的质量为0.00055 u,1 u质量对的能量为93 MeV.根据以上数据可知，参与上述反的电子中微子的最小能量为( )MeV MeVMeV MeV解析：核反增加的质量为：Δm＝35691 u＋0.00055 u－35658 u＝0.00088 u需吸收的能量ΔE＝Δmc2＝0.82 MeV.答案：A非选择题共3小题，共40分.11.(8分)1999年4月，人类在合成超重元素方面进入了一个的里程，劳伦斯—柏克莱国家室的、核化学家Kenneth E.Gregorieh宣布：在该室的88英寸盘旋加速器上，研究者用高能8636Kr离子轰击20882Pb靶，氪核与铅核结合，放出1个中子，形成了一种元素A；120 μs后，该A元素的原子核分裂出一个α粒子，衰变成另一种元素B；600 μs后B元素又释放出一个α粒子，形成另一种元素C.写出生成元素A的原子核的核反方程和元素B的原子核发生衰变的衰变方程：，.答案：8636Kr＋20882Pb→293118A＋10n 289116B→285114C＋42He12.(15分)裂变反是目前核能利用中常用的反，以原子核为燃料的反堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反可以有多种方式，其中一种可表示为：23592U ＋10n――→13954Xe ＋9438Sr＋310n235.0439 1.0087 13178 9154反方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位u为单位).1 u的质量对的能量为×102 MeV，此裂变反释放的能量是MeV.解析：由题中给出的核反方程计算质量亏损Δm，即：Δm＝m－m′＝(235.0439＋1.0087－13178－9154－3× 1.0087) u＝0.1933 u所以释放的能量为：ΔE＝Δmc2＝0.193 3××102 MeV＝×102 MeV.答案：×10213.(17分)核聚变能是一种具有经济性能好、平安可靠、无环境污染优势的能源.近年来，受控核聚变的可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站.一种常见的核聚变反是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子.假设氘原子的质量为2.0141 u ，氚原子的质量为3.0160 u ，氦原子的质量为4.0026 u ，中子的质量为1.0087 u,1 u ＝1.66×10－27kg.(1)写出氘和氚聚合的反方程.(2)试计算这个核反释放出来的能量.(3)假设建一座发电功率为3.0×105kW 的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转变成了电能，那么每年要消耗多少千克氘？(一年按×107s 计算，光速c ＝3.0×108m/s ，结果取两位有效数字)解析：(1)21H ＋31H → 42He ＋10n.(2)质量亏损Δm ＝[(2.0141 u ＋3.0160 u)－(4.0026 u ＋1.0087 u)] ＝0.0188 u ＝2×10－29kg产生的核能ΔE ＝Δmc 2＝×10－12J.(3)核电站在一年中产生的核能为：E ＝2E 电＝2Pt ＝2×1016 J1 mol 的 21H 的质量m 0＝2 g ，含有n ＝6.02×1023个21H 原子 所以一年中消耗的21H 的质量为：M ＝En ΔE m 0＝2×1016×2×10－36.02×1023××10－12kg≈23 kg.答案：(1)21H ＋31H → 42He ＋10n (2)×10－12J (3)23 kg。