1、第第 6 6 节节 核裂变核裂变 1.链式反应中，重核裂变时放出的可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 解析 在重核的裂变中，铀 235 需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重 核裂变时放出的可使裂变反应不断进行下去的粒子是中子。 答案 B 2.中国承诺到 2020 年碳排放量下降 40%45%，为了实现负责任大国的承诺， 我们将新建核电站项目。目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是 ( ) A.235 92U10n9038Sr136 54Xe1010n B.24 11Na2412Mg 0 1e C.14 7N42He17 8O11H D.2
2、38 92U 234 90Th42He 解析 重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核， A 是 裂变反应，选项 A 正确；B 为 衰变，C 是发现质子的反应，D 是 衰变。 答案 A 3.在众多的裂变反应中， 有一种反应方程为235 92U10n141 56Ba9236KraX， 其中 X 为某种粒子，a 为 X 的个数，则( ) A.X 为中子，a2 B.X 为中子，a3 C.X 为质子，a2 D.X 为质子，a3 解析 根据核电荷数守恒可知，X 的电荷数为 0，X 必为中子10n，由质量数守恒 可知，a3，选项 B 正确。 答案 B 4.235 92U 吸收一个慢中子后
3、，分裂成136 54Xe 和90 38Sr，还放出( ) A.1 个 粒子 B.3 个中子 C.10 个中子 D.10 个质子 解析 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。由题意可知 235113690 x 925438y 则 x10 y0 由此判定该核反应放出的一定是中子，且个数是 10，选项 C 正确。 答案 C 5.一个铀 235 吸收一个中子发生核反应时大约放出 196 MeV 的能量， 则 1 g 纯235 92 U 完全发生核反应时放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)( ) A.NA196 MeV B.235NA196 MeV C.235
4、196 MeV D. NA 235196 MeV 解析 由于 1 mol 的铀核质量为 235 g，1 g 铀 235 的摩尔数为 1 235，因此 1 g 铀 235 释放的能量 E NA 235196 MeV，故选项 D 正确。 答案 D 6.1938 年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一 些 射线。下列关于这个实验的说法正确的是( ) A.这个实验的核反应方程是235 92U10n144 56Ba8936Kr10n B.这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和 C.这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算 D.实验中产
5、生的 射线穿透能力极强 解析 根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为235 92U10n144 56 Ba89 36Kr310n，选项 A 错误；铀核裂变过程中产生射线，放出能量，发生质 量亏损，释放的能量可根据爱因斯坦的质能方程计算，选项 B、C 错误；核反应 中产生的 射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项 D 正确。 答案 D 7.(2019 山东莱山一中测试)原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一 种装置，它主要由哪四部分组成( ) A.原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统 B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统 C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统
6、D.原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统 解析 核反应堆是由堆芯即原子燃料、 中子减速剂、 冷却系统和控制系统组成的， 故选项 A 正确。 答案 A 8.(多选)日本福岛第一核电站在地震后，数秒内就将控制棒插入核反应堆芯，终 止了铀的裂变链式反应。但海啸摧毁了机组的冷却系统，因裂变遗留的产物铯、 钡等继续衰变不断释放能量，核燃料棒温度不断上升，对周边环境产生了巨大的 危害。则下列说法正确的是( ) A.控制棒通过吸收中子来实现对核反应的控制 B.日本后来向反应堆灌注海水，可以降温，但大量的被污染的海水外泄，对周边 环境产生了巨大的危害 C.核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量大
7、 D.核泄漏中放射性物质对人类是有害的 解析 控制棒通过吸收中子来实现对核反应速度的控制，选项 A 正确；日本后 来向反应堆灌注海水，大量的被污染的海水外泄，泄漏中放射性物质对周边环境 产生了巨大的危害，选项 B、D 正确；因为核反应有能量释放，可知铯、钡等原 子的质量比铀原子质量小，故选项 C 错误。 答案 ABD 9.秦山核电站第三期工程的两个 6105 kW 发电机组已实现并网发电，发电站的 核能来源于235 92U 的裂变，下列说法正确的是( ) A.反应堆中核反应速度通常是采用调节235 92U 的体积来控制的 B.235 92U 的一种可能的裂变是235 92U10n139 54X
8、e9538Sr210n C.235 92U 是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短 D.虽然核电站能提供很大的能量，但它对环境的污染比火电站严重 解析 反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制， 选项 A 错误； 235 92U 裂变有多种可能性，这是其中常见的一种，选项 B 正确；放射性元素的半 衰期由原子核本身决定，与温度压强等外界条件无关，选项 C 错误；核电站的 核能是清洁能源，污染少，选项 D 错误。 答案 B 10.一个静止的铀核235 92U(原子质量为 232.037 2 u)放出一个 粒子(原子质量为 4.002 6 u)后衰变成钍核 Th(原子质量为 2
9、28.028 7 u)。u 为原子质量单位。 (1)写出核衰变反应方程式； (2)该反应中的质量亏损； (3)释放的核能。 解析 (1)根据质量数守恒和核电荷数守恒可知核反应方程式为232 92U 228 90Th42 He。 (2)质量亏损为 mmUmThm(232.037 2228.028 74.002 6)u0.005 9 u， (3)释放的核能为 Emc20.005 9931.5 MeV5.5 MeV。 答案 (1)232 92U228 90Th42He (2)0.005 9 u (3)5.5 MeV 11.现有的核电站常用的核反应之一是： 235 92U10n143 60NdZr31
10、0n801e (1)核反应方程中的 是反中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr) 的电荷数与质量数； (2)已知铀核的质量为 235.043 9 u，中子的质量为 1.008 7 u，钕(Nd)核的质量为 142.909 8 u，锆核的质量为 89.904 7 u，1 u1.660 610 27 kg，1 u 相当于 931.5 MeV 的能量。试计算 1 kg 铀 235 裂变释放的能量为多少？ 解析 (1)锆的电荷数 Z9260840，质量数 A23614690。 (2)1 kg 铀 235 中铀核的个数为 n 1 235.043 91.660 610 272.561024(个
11、)。 不考虑核反应中生成的电子质量，1 个铀 235 核裂变产生的质量亏损为 m 0.212 u， 释放的能量为 E0.212931.5 MeV197.5 MeV， 则 1 kg 铀 235 完全裂变释放的能量为 EnE2.561024197.5 MeV8.11013 J。 答案 (1)40 90 (2)8.11013 J 12.在可控核反应堆中需要使快中子减速，轻水、重水和石墨等用作慢化剂。中 子在重水中可与核碰撞减速，在石墨中与核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰 撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一 次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？ 解析 设中子质量为 Mn，靶核质量为 M，由动量守恒定律得 Mnv0Mnv1Mv2 由能量守恒定律得1 2Mnv 2 01 2Mnv 2 11 2Mv 2 2 解得 v1M nM MnM v0 在重水中靶核质量 MH2Mn， v1HM nMH MnMHv0 1 3v0 在石墨中靶核质量 MC12Mn， v1CM nMC MnMCv0 11 13v0 与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好。 答案 用重水作减速剂减速效果更好。