高考?xì)v史 第16章 第2節(jié) 放射性元素的衰變 核能知識(shí)研習(xí)課件 魯科版選修35

1天然放射現(xiàn)象 (1)天然放射現(xiàn)象：發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象揭開(kāi)了人類(lèi)研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕通過(guò)對(duì)無(wú)數(shù)放射現(xiàn)象的研究，人們發(fā)現(xiàn)：原子序數(shù)大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序數(shù)小于83的天然存在的元素有些也有放射性，它們放射出來(lái)的射線(xiàn)共有3種貝可勒爾貝可勒爾(2)3種射線(xiàn)：射線(xiàn)：速度為光速1/10的，貫穿作用 ，電離作用射線(xiàn)：速度約為光速99%的，貫穿作用，電離作用射線(xiàn)：速度為光速的(波長(zhǎng)極短的電磁波)，貫穿作用，電離作用氦核流氦核流弱弱很強(qiáng)很強(qiáng)電子流電子流很強(qiáng)很強(qiáng)較弱較弱光子流光子流最強(qiáng)最強(qiáng)很弱很弱 子核反應(yīng)遵守和 守恒 3原子核的衰變 (1)原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓兴プ?、衰變和衰變質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)電荷數(shù)(2)半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的或無(wú)關(guān)4核能(1)核力：核子之間的作用力(2)核能：由于原子核中的核子間存在強(qiáng)大的核力，使得原子核成為一個(gè)堅(jiān)固的集合體要把原子核中的核子拆散，就得克服核力而做巨大的功反之，要把核子集合成一個(gè)原子核，就要放出巨大的能量單個(gè)核子結(jié)合成原子核或原子核分裂成單個(gè)核子，放出或吸收的能量叫做原子核的物理狀態(tài)物理狀態(tài)化學(xué)狀態(tài)化學(xué)狀態(tài)相鄰相鄰結(jié)合能結(jié)合能 (3)質(zhì)能方程： 質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的質(zhì)量和與原子核的質(zhì)量之差叫質(zhì)量虧損 質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的能量和它的質(zhì)量成正比，即 (4)核能的計(jì)算：根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于 能量，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV，即Em931.5 MeV.注意：該式中m的單位是u，E的單位是MeV.Emc2931.5 MeV (5)核能的利用途徑： 重核裂變：重核俘獲一個(gè)中子后分裂成為兩個(gè)(或多個(gè))核的反應(yīng)過(guò)程重核裂變的同時(shí)放出幾個(gè)中子，并釋放出大量核能為了使鈾235裂變時(shí)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積，如 輕核聚變：某些輕核結(jié)合成的核，同時(shí)釋放出大量核能的反應(yīng)過(guò)程要想使氘核和氘核結(jié)合成氦核，必須達(dá)到幾百萬(wàn)度以上的高溫因此，聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)，如：中等質(zhì)量中等質(zhì)量質(zhì)量較大質(zhì)量較大考點(diǎn)一核反應(yīng)的4種類(lèi)型【技巧提示】書(shū)寫(xiě)原子核的衰變方程時(shí)應(yīng)注意：(1)核反應(yīng)過(guò)程一般都不是可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接(2)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來(lái)寫(xiě)核反應(yīng)方程(3)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能(4)核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒(5)當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生衰變，有的不發(fā)生衰變， 同時(shí)伴隨著輻射 【案例1】(2011海南高考）2011年3月11日，日本發(fā)生九級(jí)大地震，造成福島核電站嚴(yán)重的核泄漏事故.在泄漏的污染物中含有131I和137Cs兩種放射性核素，它們通過(guò)一系列衰變產(chǎn)生對(duì)人體有危害的輻射.在下列四個(gè)式子中，有兩個(gè)能分別反映131I和137Cs的衰變過(guò)程，它們分別是_和_（填入正確選項(xiàng)前的字母）.131I和137Cs原子核中的中子數(shù)分別是_和_.13711560131025411370356113114541A.XBanB.XXeeC.XBaeD.XXep【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可判斷，131I和137Cs的衰變方程分別為B和C.再根據(jù)核電荷數(shù)守恒，131I和137Cs的質(zhì)子數(shù)分別為53和55，則中子數(shù)分別為78和82.【答案】B C 78 82【解析】衰變是放射出氦核的天然放射現(xiàn)象，A正確；衰變是放射出電子的天然放射現(xiàn)象，而B(niǎo)項(xiàng)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的原子核人工轉(zhuǎn)變，故B錯(cuò)；C項(xiàng)是輕核的聚變，D項(xiàng)是衰變現(xiàn)象，故C對(duì)，D錯(cuò)【答案】A、C 【案例2】（2011天津理綜）回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有力地推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展.當(dāng)今醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET/CT堪稱(chēng)“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”，它在醫(yī)療診斷中，常利用能放射正電子的同位素碳11作示蹤原子.碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得，同時(shí)還產(chǎn)生另一粒子，試寫(xiě)出核反應(yīng)方程.若碳11的半衰期為20 min，經(jīng)2.0 h剩余碳11的質(zhì)量占原來(lái)的百分之幾？（結(jié)果取2位有效數(shù)字） 【解析】核反應(yīng)方程為 設(shè)碳11原有質(zhì)量為m0，經(jīng)過(guò)t1=2.0 h剩余的質(zhì)量為m1，根據(jù)半衰期定義有1411147162NHCHe1/120/2010111.6%.22tmm（ ）（ ）【誤區(qū)警示】(1)半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變，變成新核，并不是原子核的數(shù)量、質(zhì)量減少一半（2）要理解半衰期公式中各物理量的含義，在公式 中，m是指剩余的原子核的量，而不是衰變的量.1( )2tmM【即時(shí)鞏固2】某放射性元素原為8 g，經(jīng)6天時(shí)間已有6 g發(fā)生了衰變，此后再衰變1 g還需要_天A1天 B2天C3天 D6天考點(diǎn)三 核能1質(zhì)能方程一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即Emc2.方程的含義是：物體具有的能量與它的質(zhì)量存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系：物體的能量增大，質(zhì)量也增大；物體的能量減少，質(zhì)量也減小(1)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損m，其能量也要相應(yīng)減少，即Emc2.(2)原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加m，吸收的能量為Emc2. 2獲得方式 核能的重核裂變和輕核聚變 聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個(gè)核子放出的能量要大34倍 【案例3】（2011江蘇高考）有些核反應(yīng)過(guò)程是吸收能量的.例如，在 中，核反應(yīng)吸收的能量Q=（mO+mH）-（mX+mN）c2.在該核反應(yīng)方程中，X表示什么粒子？X粒子以動(dòng)能Ek轟擊靜止的147N核，若Ek=Q，則該核反應(yīng)能否發(fā)生？請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由. 【解析】根據(jù)核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可知X粒子為42He（粒子）.不能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)椴荒芡瑫r(shí)滿(mǎn)足能量守恒和動(dòng)量守恒的要求. 【答案】42He 不能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)椴荒芡瑫r(shí)滿(mǎn)足能量守恒和動(dòng)量守恒的要求.14171781XNOH+【解析】核反應(yīng)遵循的是質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，A、B錯(cuò)；由Emc2和mm1m2m3m4可知C對(duì)；熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)是聚變反應(yīng)，而核電站所使用核裝置是利用核裂變，D錯(cuò)故選C.【答案】C