参考答案
1. 答案:C 点拨:使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于临界体积,只要组成铀块的体积小于临界体积,就不会产生链式反应。裂变反应中产生的中子为快中子,这些快中子不能直接引发新的裂变。相同密度下,如果铀块的质量大,则其体积大,若超过临界体积则发生链式反应,由此知A、B、D错误,C正确。
2.答案:C 点拨:石墨的作用是使中子减速。
3. 答案:A 点拨:X原子核中的核子数为(235+1)-(94+2)=140(个),B错误。中子数为140-(92-38)=86(个),A正确。裂变时释放能量,出现质量亏损,但是其总质量数是不变的,C、D错。
4. 答案:D 点拨:由于1 mol的铀核质量为235 g,1 g铀235的物质的量为,因此1 g铀235释放的能量E=×196 MeV,故D正确。
5. 答案:D 点拨:根据重核发生裂变的条件和裂变放出能量的原理分析可知,裂变时铀核俘获中子即发生核反应,是核能转化为其他形式能的过程。其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量。链式反应是有条件的,即铀块的体积必须大于其临界体积。如果体积小,中子从铀块中穿过时,碰不到原子核,则链式反应就不会发生。在裂变反应中核子数是不会减少的,如裂变为和的核反应,其核反应方程为:
+→++,
其中各粒子质量分别为
mU=235.043 9 u,mn=1.008 67 u,
mSr=89.907 7 u,mXe=135.907 2 u,
质量亏损为Δm=(mU+mn)-(mSr+mXe+10mn)=0.151 0 u。
可见铀核裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的,核子数是不会减少的,因此C错误;重核裂变为中等质量的原子核时,由于平均质量减少,发生质量亏损,从而释放出核能。故D正确。
6. 答案:ABC 点拨:核电站与火电站相比,相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多,地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的15倍,只要措施得当,核电站造成的污染很小,核能属于清洁能源,A、B、C均正确;核电站的建造难度较大,D错误。
7. 答案:D 点拨:由的质量数和电荷数关系易知①正确;由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确;半衰期不受外界因素干扰,故③错误;通过计算知④正确,故答案为D。
8. 答案:0.527 kg
点拨:核电站每天的发电量为:
E=Pt=50×104×103×24×3 600 J=4.32×1013 J
据题意知,核电站一天的发电量就等于发电站在一天时间内铀235裂变所释放的总能量,故核电站每天所消耗的铀235核的个数为:
n=个=个=1.35×1024个
故发电站每一天需要的纯铀235的质量为:
m=·M=×235×10-3 kg=0.527 kg。
9. 答案:(1)中子() 3 [mU-(mBa+mKr+2mn)]·c2
(2)110.477 kg
点拨:(1)依据核电荷数守恒的质量数守恒定律可判断X为中子(),且a=3,据爱