PAGE1-核裂變[A組素養達標]1．(多選)2016年8月12日，海南昌江核電項目一期工程全面建成投產．核電站與火電站相比較，其優勢有()A．核燃料釋放出的能量遠大于相等質量的煤放出的能量B．就可采儲量來說，地球上核燃料所能供應的能量遠多于煤炭所能供應的能量C．核電站造成的污染遠小于相等發電實力的火電站D．核電站比火電站更簡單建立解析：核電站與火電站相比，相等質量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多，地球上可采核燃料所能供應的能量遠多于煤炭所能供應的能量，只要措施得當，核電站造成的污染很小，核能屬于清潔能源，A、B、C正確；核電站的建立難度較大，D錯誤．答案：ABC2．鈾核裂變時，對于產生鏈式反應的重要因素，下列說法中正確的是()A．鈾塊的質量是重要因素，與體積無關B．為了使裂變的鏈式反應簡單發生，最好干脆利用裂變時產生的中子C．若鈾235的體積超過它的臨界體積，裂變的鏈式反應就能夠發生D．能否發生鏈式反應與鈾塊的質量無關解析：要使鈾核裂變產生鏈式反應，鈾塊的體積必需大于臨界體積或鈾塊的質量大于臨界質量，只要組成鈾塊的體積小于臨界體積或質量小于臨界質量就不會產生鏈式反應，裂變反應中產生的中子為快中子，這些快中子不能干脆引發新的裂變．由此知A、B、D錯誤，C正確．答案：C3．在核反應中，限制鈾235核裂變反應速度的方法是()A．運用濃縮鈾B．變更鈾塊的臨界體積C．通過自動限制裝置變更鎘棒插入的深度，以變更中子數D．利用石墨與中子的碰撞，來變更中子的速度解析：限制核反應堆中核反應的速度是靠調整中子數來實現的．答案：C4．下列核反應中，表示核裂變的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n解析：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是α衰變，eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e是β衰變，eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n是人工轉變，只有C選項是重核裂變．答案：C5.eq\o\al(235,92)U汲取一個慢中子后，分裂成eq\o\al(139,54)Xe和eq\o\al(94,38)Sr，同時還放出()A．三個α粒子 B．一個氘核C．三個中子 D．兩個中子解析：該裂變反應的方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋eq\o\al(3,0)Y，放出的粒子eq\o\al(3,0)Y只能是3個中子，故C正確．答案：C6．1個鈾235汲取1個中子發生核反應時，大約放出196MeV的能量，則1g純鈾235完全發生核反應放出的能量為(NA為阿伏加德羅常數)()A．NA×196MeV B．235NA×196MeVC．235×196MeV D.eq\f(NA,235)×196MeV解析：1g純鈾235有eq\f(1,235)×NA個鈾235的原子核，因此1g純鈾汲取中子完全發生核反應，可以放出的能量為eq\f(NA,235)×196MeV，即D正確，A、B、C錯誤．答案：D7．一個eq\o\al(235,92)U原子核在中子的轟擊下發生一種可能的裂變反應，其裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，則下列敘述正確的是()A．X原子核中含有86個中子B．X原子核中含有141個核子C．因為裂變時釋放能量，依據E＝mc2，所以裂變后的總質量數增加D．因為裂變時釋放能量，出現質量虧損，所以生成物的總質量數削減解析：由質量數和電荷數守恒可知，X原子核的質量數(即核子數)為140，電荷數(即質子數)為54，由中子數＝核子數－質子數，可知其中子數為86，故A選項正確，B項錯誤；核裂變時釋放能量，有質量虧損，但總質量數不變，故C、D均錯誤．答案：A8．核反應堆的功率為104kW,1h消耗燃料8.75g，已知每個鈾235裂變時放出2×108eV的能量，求該燃料中鈾235的質量百分比．解析：該反應堆每小時輸出的能量為E＝Pt＝107×3600J＝3.6×1010J設放出這些能量消耗的純鈾235的質量為mg，則E＝eq\f(m,235)×6.02×1023×2×108×1.6×10－19J≈8.2×1010則純鈾235的質量m＝eq\f(3.6×1010,8.2×1010)g≈0.439g該燃料中鈾235的質量百分比是eq\f(0.439,8.75)≈0.05＝5%.答案：5%[B組素養提升]9．貧鈾炸彈是一種殺傷力很強的武器，貧鈾是提煉鈾235以后的副產品，其主要成分為鈾238，貧鈾炸彈不僅有很強的穿甲實力，而且鈾238具有放射性，殘留物可長期對環境起破壞作用而造成污染．人長期生活在該環境中會受到核輻射而患上皮膚癌和白血病．下列敘述錯誤的是()A．鈾238的衰變方程式為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U互為同位素C．人患皮膚癌和白血病是因為核輻射導致了基因突變D．貧鈾彈的穿甲實力很強，也是因為它的放射性解析：鈾238具有放射性，放出一個α粒子，變成釷234，A正確．鈾238和鈾235質子數相同，互為同位素，B正確．核輻射能導致基因突變，是皮膚癌和白血病的誘因之一，C正確．貧鈾彈的穿甲實力很強，是因為它的彈芯是由高密度、高強度、高韌性的鈾合金組成，攻擊目標時產生高溫化學反應，所以其爆炸力、穿透力遠遠超過一般炸彈，D錯誤．答案：D10．我國秦山核電站第三期工程中有兩個60萬千瓦的發電機組，發電站的核能來源于eq\o\al(235,92)U的裂變，現有四種說法：①eq\o\al(235,92)U原子核中有92個質子，143個中子；②eq\o\al(235,92)U的一種可能裂變為兩個中等質量的原子核，反應方程式為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n；③eq\o\al(235,92)U是自然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，上升溫度半衰期會縮短；④一個eq\o\al(235,92)U裂變能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J.以上說法中完全正確的是()A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④解析：由eq\o\al(235,92)U的質量數和電荷數關系易知①正確；由核反應方程中電荷數守恒和質量數守恒知②正確；半衰期不受外界因素干擾，故③錯誤；通過計算知④正確．故答案為D.答案：D11．現有的核電站常用的核反應之一是：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(143,60)Nd＋Zr＋3eq\o\al(1,0)n＋8eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(ν).(1)核反應方程中的eq\x\to(ν)是反中微子，它不帶電，質量數為零，試確定生成物鋯(Zr)的電荷數與質量數；(2)已知鈾核的質量為235.0439u，中子的質量為1.0087u，釹(Nd)核的質量為142.9098u，鋯(Zr)核的質量為89.9047u，試計算1kg鈾235裂變釋放的能量為多少？(1u＝1.6606×10－27kg解析：(1)鋯的電荷數Z＝92－60＋8＝40，質量數A＝236－146＝90.核反應方程中用符號eq\o\al(90,40)Zr表示．(2)1kg鈾235中鈾核的個數為n＝eq\f(1,235.0439×1.6606×10－27)≈2.56×1024(個)不考慮核反應中生成的電子質量，1個鈾235核裂變產生的質量虧損為Δm＝0.212u，釋放的能量為ΔE＝0.212×931.5MeV≈197.5MeV則1kg鈾235完全裂變釋放的能量為E＝nΔE＝2.56×1024×197.5MeV≈8.1×1013J.答案：(1)4090(2)8.1×1013J[C組學霸沖刺]12．在各種能源中，核能具有能量密度大、地區適應性強的優勢．在核電站中，核反應堆釋放的核能被轉化為電能，核反應堆的工作原理是利用中子轟擊重核發生裂變反應，釋放出大量核能．(1)核反應方程式eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋aX是反應堆中發生的很多核反應中的一種，n為中子，X為待求粒子，a為X的個數，則X為________，a＝________.以mU、mBa、mKr分別表示eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(141,56)Ba、eq\o\al(92,36)Kr核的質量，mn、mp分別表示中子、質子的質量，c為光在真空中的傳播速度，則在上述核反應過程中放出的核能ΔE＝________.(2)有一座發電實力為P＝1.00×106kW的核電站，核能轉化為電能的效率η＝40%.假定反應堆中發生的裂變反應為(1)中的核反應，已知每次核反應過程放出的核能ΔE＝2.78×10－11J，eq\o\al(235,92)U核的質量mU＝390×10－27kg，求每年(1年＝3.15×107s)消耗的eq\o\al(235,92)U的質量．解析：(1)鈾235裂變除生成eq\o\al(141,56)Ba和eq\o\al(92,36)Kr外，還產生適當數目的中子，即式中的X為中子．由電荷數和質量數守恒得產生的中子的個數為a＝235＋1－141－92＝3.反應過程中的質量虧損Δm＝mU