第4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．
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
40662．说出以下原子核的质子数、中子数：(1)19K；(2)29Cu；(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． 二、核反应 [基础导引]
661．写出下列各放射性元素的α衰变方程：(1)234 90Th(钍核)；(2)29Cu(铜核)． 2102．写出下列各放射性元素的β衰变方程：(1)244 83Bi(铋核)；(2) 84Po(钋核)． 2223.238 92U(铀核)衰变为 86Rn(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．
41
(1) 199F＋2He→1H＋( )； 114(2)11 5B＋( )→0n＋ 7N； 11(3) 147N＋0n→( )＋1H.
[知识梳理]
1
1．衰变
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 衰变类型 衰变方程 衰变实质 衰变规律 α衰变 MM－4ZX→Z－2Y＋________ β衰变 M ZX→MZ＋1Y＋____ 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 141211H＋20n→2He 0 中子转化为质子和电子 0n→11H＋－1e 电荷数守恒、质量数守恒 (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：
94121
4Be＋2He→ 6C＋0n.
(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：
________________________________________________________________________.
30300
15P→14Si＋＋1e.
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：
2351144891 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋______0n.
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：
324
1H＋1H→2He＋________＋17.6 MeV
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．
2
三、核力与核能 [基础导引]
2224226
已知 22688Ra， 86Rn，2He的原子质量分别是226.025 4 u，222.017 5 u，4.002 6 u．求出 88Ra2224在α衰变 22688Ra→ 86Rn＋2He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＝________.
－15
m之内，只在________
考点一 原子核的衰变、半衰期 考点解读
1．确定衰变次数的方法
(1)设放射性元素A变成稳定的新元素A则表示该ZX经过n次α衰变和m次β衰变后，Z′Y，
′
核反应的方程为
AA′4 ZX→Z′Y＋n2He＋m
0－1e
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
11
N余＝N原()t/τ，m余＝m原()t/τ
22
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)(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
3
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： 13153I→______________(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．
218跟踪训练1 一个氡核 222其半衰期为3.8天.1 g氡经过86Rn衰变成钋核 84Po并放出一个粒子，218
7.6天衰变掉氡的质量，以及 22286Rn衰变成 84Po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
类型 衰变 α衰变 β衰变 可控性 自发 自发 核反应方程典例 2382344 92U→ 90Th＋2He 2342340 90Th→ 91Pa＋－1e 144171 7N＋2He→ 8O＋1H(卢瑟福发现质子) 491212He＋4Be→ 6C＋0n(查德威克发现中子) 人工转变 人工控制 27430113A1＋2He→15P＋0n 3030015P→14Si＋＋1e 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 比较容易 重核裂变 轻核聚变 进行人工 控制 除氢弹外无法控制 2351144891 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n 2351136901 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋100n 23411H＋1H→2He＋0n 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·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________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________．
10A．X1―→ 137→ 13156Ba＋0n B．X2―54Xe＋－1e 01C．X3―→137→ 131 56Ba＋－1e D．X4―54Xe＋1p
思维突破
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