13-08核反应方程及核反应类型的判断
高中核物理-核反应：核能、重核裂变
介绍
mu 390.3139 1027 kg mBa 234.0016 1027 kg mKr 152.6047 1027 kg mn 1.6749 1027 kg
计算“质量亏损” Δm =(mu + mn)－(mBa + mKr + 3mn)= 0.3578×10－27kg ΔE = ΔmC2 = 201MeV 1kg铀完全裂变，释放的核能为：
解：
m =6.644929×10 -27kg
m p =1.672648×10 -27kg
me=9.11×10-31kg
将六个方程式相加，得到
4p
2 e +2 +
ΔE= mc2 =(4m p– m 2me )c 2 -
代入数字，经计算得到
ΔE=3.95×10-12 J
链式反应的示意图：
(3)重核裂变的应用
核电站
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒 石墨、重水或普通水，用于减 减速剂： 小中子的速度 控制棒：镉，用于 吸收中子，控制 核反应的快慢。
原子弹： 不可控的核反应原子弹爆ຫໍສະໝຸດ 时的蘑菇云 “小男孩”（前）和“胖
1.两个中子和两个质子可以结合成一个 氦核, 已知中子的质量是1.008665u, 质子的质量 是1.007276u, 氦核的质量是4.0026u, 求此核反 应的质量亏损和结合能, (1u=1.66×10-27千克, c=3×108米／秒)
解：△m＝0.029282u △E＝ △mc2=931.5 × 0.029282= 27.3MeV
或 △E ＝ △mc2
＝ 0.029282 × 1.66×10-27 × (3×108 )2 ＝ 4.37 ×10－12J＝27.3MeV
核反应
核反应一衰变：α衰变：He Th U 422349023892+→（核内He n 2H 2421011→+） β衰变：e Pa Th 012349123490-+→（核内e H n 011110-+→）γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。
二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，其核反应方程的一般形式为：xX A Z+y Y A Z+。
式中X A Z是靶核的符号，x 为入射粒子的符号，Y A Z ''是新生核符号，y 是放射出的粒子的符号。
① 卢瑟福发现质子的核反应方程为：H O He N 1117842147+→+ ② 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素的核反应方程为：n P He Al 103015422713+→+ 三．重核的裂变①所谓重核即为质量数很大的原子核．②重核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量数的原子核的反应过程叫重核的裂变。
在裂变的同时，还会放出几个中子和大量能量． 裂变方程式例举：2351901361920385410U n Sr Xe n +→++ 四 轻核的聚变①所谓轻核是指质量数很小的原子核，如氢核、氘核等．②某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做轻核的聚变，同时放出大量的能量．轻核聚变方程例举 21H ＋11H →42He ＋10n轻核聚变只能发生在超高温（需要几百万度高温）条件下，故轻核聚变也叫做热核反应． 1．有下列4个核反应方程：①2411Na →2412Mg+01-e ②23592U+10n →14156Ba+9236Kr+310n ③199F+42He →2210Ne+11H ④32He+21H →42He+11H 上述核反应依次属于：( D )A ．衰变、人工转变、人工转变、聚变B ．裂变、裂变、聚变、聚变C ．衰变、衰变、聚变、聚变D ．衰变、裂变、人工转变、聚变2(单)太阳能的产生是太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核反应过程可表示为( A )A ．e He H 01421124+→ B ．HO He N 1117842147+→+C ．nSr Xe n U 10903813654102359210++→+ D ．HeTh U 422349023892+→3(单)原子核A ZX 与氘核21H 反应生成一个α粒子和一 个质子。
2025年高考物理总复习专题47 原子核的衰变及核反应方程(附答案解析)
2025年高考物理总复习专题47原子核的衰变及核反应方程
1.原子核的衰变
衰变类型α衰变β衰变
衰变方程A Z X→A－4
Z－2
Y＋42He A Z X→A Z＋1Y＋0－1e
衰变实质2个质子和2个中子结合成
氦核211H＋210n→42He
1个中子转化为1个质子和
1个电子10n→11H＋0－1e
典型方程238
92
U→234 90Th＋42He234 90Th→234 91Pa＋0－1e 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2．三种射线的比较
名称构成符号电荷量质量电离能
力
贯穿本领
α射线氦核42He＋2e 4 u最强最弱
β射线电子0－1e－e
1
1 837u
较强较强
γ射线光子γ00最弱最强
3．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238 92U→234 90Th＋42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e
人工转变人工控制14
7
N＋42He→17 8O＋11H
(卢瑟福发现质子)
4
2
He＋94Be→12 6C＋10n (查德威克发现中子)
模型归纳
第1页（共9页）。
化学反应中的核反应
化学反应中的核反应核反应是一种在化学反应中发生的重要现象，其与常见的化学反应有所不同。
在核反应中，原子核发生变化，产生新的核素和放射性辐射。
本文将就核反应的基本概念、类型及其应用进行探讨。
一、核反应的基本概念核反应是指原子核之间发生的转化过程，其中包括核裂变和核聚变两种主要类型。
核反应常涉及原子核中的质子（氢核）和中子之间的相互作用。
核反应由于涉及原子核，其能量密度远远高于化学反应。
核反应的基本方程式可表示为：核反应类型可根据入射核和产生的新核所含的粒子种类进行分类。
常见的核反应包括α衰变、β衰变、聚变反应等。
二、核反应的类型1. α衰变α衰变是指某些重核的衰变过程，其中母核放出一个α粒子，变为一个新的核。
α衰变的例子包括铀238衰变为钍234，放出一个α粒子。
2. β衰变β衰变是指在核反应过程中，母核放出一个β粒子，转变为一个新的核。
其中包括β-衰变和β+衰变两种类型。
β-衰变是指中子转变为质子，放出一个电子和一个反中子，新核具有更多的质子和少于一个中子。
β+衰变则是指质子转变为中子，放出一个正电子和一个正中子，新核具有更少的质子和一个额外的中子。
3. 聚变反应聚变反应是核反应中的一种，通常需要高温和高能量条件。
聚变反应发生时，两个轻核聚变成一个较重的核，并释放出巨大的能量。
聚变反应在太阳和恒星中常见，是太阳能等清洁能源的重要来源。
三、核反应的应用核反应具有广泛的应用，以下列举几个重要的应用领域：1. 核能发电核能发电是利用核反应中释放的能量，通过核反应堆产生蒸汽驱动涡轮，进而发电。
核能发电具有高效可靠、低碳环保的特点，被广泛应用于全球的电力供应。
2. 放射性标记放射性同位素通过核反应进行标记，在医学诊断和生物学研究中起到关键作用。
例如，使用放射性同位素碘-131进行甲状腺扫描，可以有效检测甲状腺功能异常。
3. 放射治疗核反应产生的放射线具有很强的穿透力，可用于治疗某些疾病，如肿瘤。
通过控制放射线的能量和剂量，可以精确照射肿瘤，杀灭癌细胞。
核反应方程
核反应方程核反应方程是描述核反应过程的化学方程式。
核反应是指核内的原子核发生变化的化学反应，通常包括核聚变和核裂变两种类型。
核反应是放射性衰变、核能发电和核武器爆炸等重要现象的基础。
核反应的基本概念核反应的主要特点是涉及到原子核的变化。
在核反应中，原子核可以发生不同的转化过程，这些转化过程是由所涉及的核粒子之间的相互作用引起的。
核反应产生的变化通常包括粒子的发射、核素的转化以及释放的能量等。
核反应可以分为核聚变和核裂变两种类型。
1.核聚变：核聚变是指两个或更多轻质原子核结合成一个更重的原子核的过程。
在核聚变中，质量数相对较小的原子核结合形成质量数较大的原子核，同时释放大量能量。
核聚变是太阳和恒星内部的能量源，也是氢弹爆炸的基础原理。
2.核裂变：核裂变是指质量较重的原子核在吸收中子后发生裂变的过程。
在核裂变中，原子核分裂成两个或更多质量较小的原子核，同时释放大量能量。
核裂变是核能发电和原子弹爆炸等重要应用的基础。
核反应方程的表示方法核反应方程用来描述核反应过程中原子核的变化。
它由反应物、产物和反应条件等组成。
核反应方程的一般形式如下：反应物 + 反应物→ 产物 + 产物在核反应方程中，反应物和产物都是由元素符号和相应的质量数表示的。
核反应方程中的元素符号用化学元素的缩写表示，质量数以上标形式书写。
核反应方程还需要满足以下几个基本的守恒法则：1.质量守恒：核反应方程中质量的总和在反应前后保持不变。
2.电荷守恒：核反应方程中电荷数目的总和在反应前后保持不变。
3.动量守恒：核反应方程中动量的总和在反应前后保持不变。
4.能量守恒：核反应方程中能量的总和在反应前后保持不变。
核反应方程的例子下面是几个常见核反应方程的例子：1.氘核聚变反应方程：D + D → He + H在这个反应中，氘核（质子数为1，中子数为1）与氘核发生聚变，形成氦核（质子数为2，中子数为2）和氢核（质子数为1，中子数为0），同时释放大量能量。
核反应方程及核反应类型的判断
放出三个中子是核裂变反应，A、C 正确．
答案 AC
解析显隐
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3.规律方法
第10页
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规律方法 对书写核反应方程式的理解
(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 箭头连接并表示反应方向，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，核反应过程中反应 前后的总质量一般会发生变化． (4)核反应遵循电荷数守恒．
31H＋21H―→42He＋10n＋17.6 MeV
使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫热__核__反__应__.
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2．核反应的四种类型 类 型 可控性
衰 α 衰变 自发 变 β 衰变 自发
核反应方程典例 29328U→29304Th＋42He 29304Th→29314Pa＋－01e
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【典例 2】 (2012·广东卷，18)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．下列释放核能的反应方程，表
述正确的有( )．
A.31H＋21H→42He＋10n 是核聚变反应 B.31H＋21H→42He＋10n 是 β 衰变 C. 29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 是核裂变反应 D.29325U＋10n→15440Xe＋9348Sr＋210n 是 α 衰变
核反应有以下类型: α衰变；β衰变；轻核聚变； 重核裂变；原子核的人工 核转变
核反应方程的分类与计算
9 核反应方程的分类与计算从不同的角度对核反应方程进行分类时，一般的分类方法有三种。
9。
.1从转变方式的角度分类可分为衰变反应与人工核反应放射性元素的原子核在自发地放出α、β或γ射线的同时，转变为其他元素原子核的过程叫做衰变，而用人工的方式强制进行的核反应则称为人工核反应。
原子核的人工转变和天然衰变都是一种核素转变为另一种核素，但天然衰变大多数发生于原子序数大于84的放射性元素，衰变过程中放射性元素的原子核数量按指数规律递减，存在着半衰期，且一切衰变反应都是放能反应；而原子核的人工转变则是以极快的速度进行的撞击，存在着放能反应和吸能反应两种类型。
α衰变：例如226222488862Ra Rn He →+，该反应中的质量亏损()226.0254222.0175 4.00260.0053m u u u ∆=-+=，对应释放的核能4.94MeV ，相当于137.910J -⨯，其中α粒子的占衰变能的98%，反冲核 的动能只占只占衰变能的2%。
半衰期不同放射性元素放出的α粒子的动能并不相同，一般来说，半衰期较长的α衰变放出的α粒子的动能较小，例如23592U （半衰期4.5×109年）放射的α粒子能量约为4.2MeV(其速度71.410/m s ⨯)，而21284Po （半衰期7310s -⨯）放射的α粒子约为 8.78M 的V （其速度约为72.110/m s ⨯），两者的大小均比一般资料上所说的10c小。
β衰变又称为－β衰变，例如6060027261Co Ni e -→+，它是从原子核中自发地放出一个电子的核转变，其通式一般可写成011AA Z Z X Y e ϑ+-→++（即110011n H e ϑ-→++）的形式，相当于核内的一个中子转变为质子；＋β衰变：例如：3030015141P Si e →+，其通式一般可写成011AA Z Z X Y e ϑ-→++（即110101H n e ϑ→++）的形式，相当于核内一个质子转变为中子，然而由于质子质量小于中子质量，因此在自由状态下质子是不能自发地转变为中子的，但是当质子束缚于原子核内部时却不存在这种转变的可能。
高三2020年重点高中物理核反应和核能的利用
059.江苏南通市2008届第三次调研测试 12.Ⅲ(2) 12.Ⅲ(2) 一个高能γ光子，经过重核附近时与原子核
场作用，能产生一对正负电子，请完成相应的反应
方程：
0 -1
e
10e
．
已 知 电 子 质 量 me=9.10×10-31kg ， 光 在 真 空 中 的 传 播速度为速为c=3.00×108m/s，则γ光子的能量至少
到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（11 H ） 转化成一个氦核42（He ）和两个正电子（10 e ）并放出能 量.已知质子质量mP = 1.0073u，α粒子的质量mα = 4.0015u，电子的质量me = 0.0005u． 1u的质量相当于 931.MeV的能量．
① 写出该热核反应方程；
② 一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能 量?（结果保留四位有效数字）
解： ① 411 H 24He 210 e
② Δm = 4mP－ mα－2me = 4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u
= 0.0267 u
ΔE = Δ mc2 = 0.0267 u×931.5MeV/u ＝24.86 MeV
27 13
Al
24He
30 15
P
01n
（人工制造放射性同位素）
30 15
P
30 14
Si
10e
3、重核的裂变：
U 235
92
01n
15461Ba
3962Kr
301n
200.6MeV
在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续 不断地进行下去，这就是链式反应。
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【典例 2】 (2012·广东卷，18)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．下列释放核能的反应方程，表
述正确的有( )．
A.31H＋21H→42He＋10n 是核聚变反应 B.31H＋21H→42He＋10n 是 β 衰变 C. 29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 是核裂变反应 D.29325U＋10n→15440Xe＋9348Sr＋210n 是 α 衰变
核反应有以下类型: α衰变；β衰变；轻核聚变； 重核裂变；原子核的人工 核转变
D.42He＋2173A1―→1350P＋10n 是原子核的人工转变方程
解析 核反应类型分四种，方程特点各有不同，衰变方程的左
边只有一个原子核，右边出现α或β粒子．聚变方程的左边是两
个轻核反应，右边是中等原子核．裂变方程的左边是重核与中
答案 D
解析显隐
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➢4.跟踪训练
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【跟踪训练】下列说法正确的是( )．
提示
A.175N＋11H―→162C＋42He 是 α 衰变方程 B.11H＋21H―→32He＋γ 是核聚变反应方程 C.29328U―→29304Th＋42He 是核裂变反应方程
31H＋21H―→42He＋10n＋17.6 MeV
使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫热__核__反__应__.
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2．核反应的四种类型 类 型 可控性
衰 α 衰变 自发 变 β 衰变 自发
核反应方程典例 29328U→29304Th＋42He 29304Th→29314Pa＋－01e
29325U＋10n―→15464Ba＋8396Kr＋310n. 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链式 反应，发生链式反应的条件是：裂变物质的体积__大__于__等__于__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__质__量__较__大__的核的反应过 程．如：
D.42He＋94Be―→162C＋10n
①___D_____是发现中子的核反应方程，___B_____是研究原子弹的
基本核反应方程，___A_____是研究氢弹的基本核反应方程．
②求 B 中 X 的质量数和中子数．（144 ； 88）
转解析
第14页
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➢5.真题演练
第16页
选修3-5 动量守恒 波粒二相性 原子结构与原子核
考点强化：
核反应方程及核反应类型 的判断
➢ 1.考点精讲 ➢ 2.典例剖析 ➢ 3.规律方法 ➢ 4.跟踪训练 ➢ 5
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1．裂变反应和聚变反应 (1)重核裂变：是重核分裂成中等质量的核的反应过程．如：
＋1－2＝234，质子数应为 92，A 项中的质量数为 140＋93＝233，
B 项中质量数是 141＋92＝233，C 项中质量数为 141＋93＝234，
质子数为 56＋38＝94，D 项中质量数为 140＋94＝234，质子数为
54＋38＝92，综上可知，答案为 D.
答案 D
解析显隐
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子反应，右边是中等原子核．人工核转变方程的左边是氦核与
常见元素的原子核反应，右边也是常见元素的原子核，由此可
知B、D两选项正确．
答案 BD
解析显隐
第13页
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【跟踪训练】 (1)现有三个核反应方程：
①2114Na―→2142Mg＋－01e ②29325U＋10n―→15461Ba＋9326Kr＋310n ③21H＋31H―→42He＋10n 下列说法正确的是( )．
控制 很难控制
29325U＋10n―→15464Ba＋3869Kr＋310n 29325U＋10n―→15346Xe＋9308Sr＋1010n
21H＋31H―→42He＋10n
第4页
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知 识 卡 片
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核反应方程的书写方法
(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(11H)、中子(10n)、α 粒子(42He)、β 粒子(0-1e)、正电 子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．
放出三个中子是核裂变反应，A、C 正确．
答案 AC
解析显隐
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➢3.规律方法
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规律方法 对书写核反应方程式的理解
(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 箭头连接并表示反应方向，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，核反应过程中反应 前后的总质量一般会发生变化． (4)核反应遵循电荷数守恒．
人工 转变
174N＋42He→187O＋11H(卢瑟福发现质子) 42He＋94Be→162C＋10n(查德威克发现中子) 人工控制 2173Al＋42He―→3105P＋10n，3105P―→1340Si＋＋01e 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时
发现正电子
重核裂变 轻核聚变
比较容易 进行人工
的原子核发生了如下的裂变反应；23952U＋10n―→a＋b＋210n 则
a＋b 可能是( A.14504Xe＋9336Kr C.14516Ba＋9338Sr
). B.14516Ba＋9336Kr D.15440Xe＋9348Sr
利用核反应中原子核 的质量数守恒和核电 荷数守恒判定.
解析 根据核反应中的质量数守恒可知，a＋b 的质量数应为 235
(2)掌握核反应方程遵守的规律：质量数守恒和电荷数守 恒的规律．
(3)熟悉核反应的四种基本类型:衰变、人工转变、裂变和 聚变．可以帮助我们理清思路,很快写出正确的核反应方程.
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➢2. 典例剖析
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【典例 1】 (2013·重庆理综，2)铀是常用的一种核燃料,若它
A．①是裂变，②是 β 衰变，③是聚变
B．①是聚变，②是裂变，③是 β 衰变
C．①是 β 衰变，②是裂变，③是聚变
D．①是 β 裂变，②是聚变，③是裂变
(2)现有四个核反应：
A.21H＋31H―→42He＋10n B.29325U＋10n―→X＋3869Kr＋310n
C.1214Na―→2142Mg＋－01e
注意这几种 核反应类型 的区别！
解析 β 衰变时释放出电子( 0-1e)，α 衰变时释放出氦原子核(42He)， 可知选项 B、D 错误；选项 A 中一个氚核和一个氘核结合成一个
氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项 C 中一个 U 235
原子核吸收一个中子，生成一个 Ba 原子核和一个 Kr 原子核并释
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【真题】(2014·上海卷，2)核反应方程94Be＋42He→126C＋X 中的 X 表示( ) A．质子 B．电子 C．光子 D．中子
解析 设X的质子数为m，质量数为n。则有4＋2＝m＋6，9＋4
＝12＋n，所以m＝0，n＝1，即X为中子，故A、B、C错误，
D正确。