第十二章-第2课时-《步步高》原子核--核反应与核能

第2课时原子核核反应与核能导学目标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．基础再现•深度思考一、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粒子答案(1)23892U(2)126C(3)146C(4)178O(5)42He基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点2．说出以下原子核的质子数、中子数：(1)4019K；(2)6629Cu；(3)22286Rn.答案(1)4019K的质子数为19，中子数为21.(2)6629Cu的质子数为29，中子数为37.(3)22286Rn的质子数为86，中子数为136.基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点[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放射出射线的性质叫．具有放射性的元素叫．贝克勒尔自发原子核放射性放射性元素基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点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AZX，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．核子中子质子质子中子数＋质子数质量数核电荷数质子数中子数位置化学基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点二、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)．答案(1)23490Th→23088Ra＋42He(2)6629Cu→6227Co＋42He2．写出下列各放射性元素的β衰变方程：(1)24483Bi(铋核)；(2)21084Po(钋核)．答案(1)24483Bi→24484Po＋0－1e(2)21084Po→21085At＋0－1e基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点3.23892U(铀核)衰变为22286Rn(氡核)要经过____次α衰变，____次β衰变．44．已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少？答案132g5．完成下列核反应方程．(1)199F＋42He→11H＋()；(2)115B＋()→10n＋147N；(3)147N＋10n→()＋11H.2210Ne基础再现·深度思考第2课时242He146C本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点[知识梳理]1．衰变一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的．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衰变的比较衰变γβα基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点衰变类型α衰变β衰变衰变方程AZX→A－4Z－2Y＋AZX→AZ＋1Y＋2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子衰变实质211H＋210n→42He10n→11H＋0－1e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒0－1e42He基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点(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：.147N＋42He→178O＋11H基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点(2)查德威克发现中子的核反应方程为：94Be＋42He→126C＋10n.(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：___________________.3015P→3014Si＋0＋1e＋ν.3．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＋10n→14456Ba＋8936Kr＋10n.2713A1＋42He→3015P＋10n3基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点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．裂变的应用：原子弹、核反应堆．(2)轻核聚变聚变是两个轻核结合成的核的反应过程．如：31H＋21H→42He＋＋17.6MeV使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫__________．4．核反应方程式遵循的规律(1)质量数守恒．(2)电荷数守恒．链式反应大于等于质量较大10n热核反应基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点三、核力与核能[基础导引]已知22688Ra，22286Rn，42He的原子质量分别是226.0254u，222.0175u，4.0026u．求出22688Ra在α衰变22688Ra→22286Rn＋42He中放出的能量(以电子伏特为单位)解析衰变后的质量亏损为Δm＝(226.0254－222.0175－4.0026)u＝0.0053u．因为1u相当于931MeV，因此释放的能量为ΔE＝0.0053×931MeV＝4.9343MeV＝4.9343×106eV.答案4.9343×106eV基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点[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1.5×10－15m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＝.相邻核子结合mc2Δmc2基础再现·深度思考第2课时本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点课堂探究•突破考点考点一原子核的衰变、半衰期及三种射线的性质考点解读1．确定衰变次数的方法(1)设放射性元素AZX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AZX→A′Z′Y＋n42He＋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．第2课时课堂探究·突破考点本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点2．对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N＝N0(12)，m＝m0(12)式中N0、m0表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N、m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，T1/2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．第2课时课堂探究·突破考点2/1Tt2/1Tt本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点3．三种射线的比较种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2e－e0质量4mpmp1840静止质量为零符号42He0－1eγ速度0.1c0.99cc第2课时课堂探究·突破考点本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点贯穿本领最弱较强最强贯穿实例用纸能挡住穿透几毫米的铝板穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱特别提醒近几年高考中多次考到半衰期的理解与计算．第2课时课堂探究·突破考点本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点典例剖析例1(1)(2011·浙江理综·15)关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性(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：I→______________(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．第2课时课堂探究·突破考点13153本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点解析(1)α射线是氦核流，A错；β射线是原子核内的一个中子变成一个质子而放出的，B错；γ射线是原子核受激发而产生的，C错；物质的放射性和半衰期与温度以及化学状态等无关，由核本身的性质决定，故D项正确．(2)①根据质量数、电荷数守恒，13153I→13154X＋0－1e.②根据m余＝m原(12)得：0.25m原＝m原(12)，解得t＝16天．答案(1)D(2)①X＋0－1e②16第2课时课堂探究·突破考点13154tτt8本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点跟踪训练1一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及22286Rn衰变成21884Po的过程放出的粒子是()A．0.25g，α粒子B．0.75g，α粒子C．0.25g，β粒子D．0.75g，β粒子解析氡核半衰期为3.8天，7.6天为2个半衰期，所以1g氡7.6天衰变掉的质量为1g×12＋(1g×12)×12＝0.75g．由22286Rn→21884Po＋42He知22286Rn衰变成21884Po的过程中放出的粒子是42He，即α粒子，所以B正确．B第2课时课堂探究·突破考点本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点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类型可控性核反应方程典例α衰变自发23892U→23490Th＋42He衰变β衰变自发23490Th→23491Pa＋0－1e第2课时课堂探究·突破考点本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点147N＋42He→178O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)2713A1＋42He→3015P＋10n人工转变人工控制3015P→3014Si＋0＋1e约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变除氢弹外无法控制21H＋31H→42He＋10n第2课时课堂探究·突破考点本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点特别提醒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．第2课时课堂探究·突破考点本课栏目开关基础再现·深度思考课堂探究·突破考点典例剖析例2(2011·海南单科·19(1))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______