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章末总结
知识总结 · 基础巩固
要点突破 · 素能提升
重难点主题一　四类核反应及其核反应方程
1．核反应的四种类型
例 1
D
例 2
C
重难点主题三　核反应中的“守恒规律”
在核反应过程中，遵循电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒和能量守恒。在分析处理此类问题时，要善于运用守恒思想求解，根据守恒定律列出方程，特别是在题给条件不涉及质量亏损，或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下，由动量守恒定律和能量守恒定律可以计算出核能的变化。
两个氘核以相等动能Ek＝0.5 MeV相向运动并发生正碰，产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量mD＝2.0136 u，氦核质量mHe＝3.0150 u，中子质量mn＝1.0087 u、阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1，1 u相当于931.5 MeV的能量。
(1)写出核反应方程；
(2)计算一次核反应释放多少核能；
(3)若释放的核能都转化为动能，求中子和氦核的动能分别为多少；
(4)若共有1 kg的氘完全反应，求放出的总能量。
例 3
[跟踪训练]
1．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列关于核反应方程的说法正确的是(　　)
B
2．如图所示，纵坐标表示放射性元素氡222在某时刻的质量m与t＝0时刻的质量m0的比值，则下列说法正确的是(　　)
A．氡的半衰期为3.8天
B．若温度降低，分子、原子等粒子的运动
将变慢，氡的半衰期将增大
C．一个氡222原子核要经过3.8天才发生衰变
D．10个氡222原子核经过3.8天一定还剩5个
A
A　由图和半衰期的定义可知氡的半衰期为3.8天，故A正确；放射性元素的半衰期由原子核内部结构决定，与外界因素(如温度、压强等)无关，也与物态变化无关，B错误；半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，故C、D错误。
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重难点主题一　四类核反应及其核反应方程
1．核反应的四种类型
类型 可控性 核反应方程典例
衰变 α衰变 自发 U→Th＋He
β衰变 自发 Th→Pa＋e
人工转变 人工控制 N＋He→O＋H(卢瑟福发现质子)
He＋Be→C＋n(查德威克发现中子)
Al＋He→P＋n 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
P→Si＋e
重核裂变 进行人工控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n
U＋n→Xe＋Sr＋10n
轻核聚变 很难控制 H＋H→He＋n
2.核反应方程式的书写
(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等。
(2)掌握核反应方程遵循的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向。
(3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒。
　(2024·河北卷)锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料。研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为C＋H→Li＋2H＋X，式中的X为(　　)
A.n B.e
C.e D.He
解析：D　根据核反应前后质量数和电荷数守恒得，A＝12＋1－7－2×1＝4，Z＝6＋1－3－2×1＝2，则X为He，D正确。
重难点主题二　衰变次数的计算与半衰期的应用
1．确定衰变次数的方法
(1)方法一：根据衰变方程ZAX→Z′A′Y＋n24He＋m－10e与核反应规律，列出方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m；两式联立求解得α衰变次数n和β衰变次数m。
(2)方法二：根据α衰变(质子数与中子数均减2)和β衰变(质量数不变，核电荷数加1)特点直接求解。
2．半衰期：大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。
计算公式：N＝N0或m＝m0，其中n＝，τ为半衰期。
　银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核β＋衰变的衰变方程为Al→Mg＋e，测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是(　　)
A．26Al核的质量等于26Mg核的质量
B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数
C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg
解析：C　26Al核发生β＋衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数n1＝26－13＝13，而26Mg核的中子数n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下没有衰变，故D错误。
重难点主题三　核反应中的“守恒规律”
在核反应过程中，遵循电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒和能量守恒。在分析处理此类问题时，要善于运用守恒思想求解，根据守恒定律列出方程，特别是在题给条件不涉及质量亏损，或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下，由动量守恒定律和能量守恒定律可以计算出核能的变化。
　两个氘核以相等动能Ek＝0.5 MeV相向运动并发生正碰，产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量mD＝2.0136 u，氦核质量mHe＝3.0150 u，中子质量mn＝1.0087 u、阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1，1 u相当于931.5 MeV的能量。
(1)写出核反应方程；
(2)计算一次核反应释放多少核能；
(3)若释放的核能都转化为动能，求中子和氦核的动能分别为多少；
(4)若共有1 kg的氘完全反应，求放出的总能量。
解析：(1)核反应方程为H＋H→He＋n。
(2)质量亏损为Δm＝2mD－mHe－mn＝(2×2.0136－3.0150－1.0087)u＝0.0035 u
释放的能量为ΔE＝0.0035×931.5 MeV≈3.26 MeV。
(3)因碰撞过程中动量守恒，反应前总动量为零，反应后总动量也为零，故中子与氦核动量大小相等，方向相反
由Ek＝知，＝＝
又Ekn＋EkHe＝ΔE＋2Ek＝4.26 MeV
解得Ekn＝3.195 MeV，EkHe＝1.065 MeV。
(4)1 kg的氘含有的原子数N＝NA＝×6.0×1023个＝3×1026个
发生核反应的次数为，故放出的总能量为
E＝·ΔE＝×3.26×106×1.6×10－19 J＝7.824×1013 J。
答案：(1)H＋H→He＋n　(2)3.26 MeV　(3)3.195 MeV　1.065 MeV　(4)7.824×1013 J
[跟踪训练]
1．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列关于核反应方程的说法正确的是(　　)
A．衰变方程U→Th＋X中X是质子
B．核裂变反应方程U＋n→Ba＋Kr＋bn中b＝3
C．核聚变反应方程H＋H→He＋an中a＝2
D．衰变方程Th→Pa＋Y中Y是中子
解析：B　根据电荷数和质量数守恒可知，衰变方程U→Th＋X中X为α粒子，A错误；核裂变反应方程U＋n→Ba＋Kr＋bn中b＝3，B正确；核聚变反应方程H＋H→He＋an中a＝1，C错误；衰变方程Th→Pa＋Y中Y是电子，D错误。
2．如图所示，纵坐标表示放射性元素氡222在某时刻的质量m与t＝0时刻的质量m0的比值，则下列说法正确的是(　　)
A．氡的半衰期为3.8天
B．若温度降低，分子、原子等粒子的运动将变慢，氡的半衰期将增大
C．一个氡222原子核要经过3.8天才发生衰变
D．10个氡222原子核经过3.8天一定还剩5个
解析：A　由图和半衰期的定义可知氡的半衰期为3.8天，故A正确；放射性元素的半衰期由原子核内部结构决定，与外界因素(如温度、压强等)无关，也与物态变化无关，B错误；半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，故C、D错误。

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