Question

6．美國“羅斯�！碧柡藙恿�航空母艦的動力來自核反應(yīng)堆，其中主要的核反應(yīng)方程式是${\;}_{92}^{235}$U+${\;}_{0}^{1}$n→${\;}_{56}^{141}$Ba+${\;}_{36}^{92}$Kr+3${\;}_{0}^{1}$n
（1）在橫線內(nèi)填出${\;}_{0}^{1}$n前的系數(shù)；
（2）用m₁、m₂、m₃分別表示${\;}_{92}^{235}$U、${\;}_{56}^{141}$Ba、${\;}_{36}^{92}$Kr核的質(zhì)量，m表示中子的質(zhì)量，則上述核反應(yīng)過程中一個(gè)鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能△E是多少？
（3）假設(shè)核反應(yīng)堆的功率P=6.0×10⁵Kw，若一個(gè)鈾235核裂變產(chǎn)生的能量為2.8×10^-11J，則該航空母艦在海上航行一個(gè)月需要消耗多少千克鈾235？（鈾235的摩爾質(zhì)量M=0.235kg/mol，一個(gè)月約為t=2.6×10⁶s，阿伏加德羅常數(shù)N_A=6.0×10²³mol^-1，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒求出系數(shù)．
（2）先求出質(zhì)量虧損，然后由質(zhì)能方程求出產(chǎn)生的核能．
（3）根據(jù)核反應(yīng)釋放的能量與核潛艇需要的能量求出鈾的質(zhì)量．

解答 解：（1）由質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知，產(chǎn)生的中子數(shù)為3；
（2）由題意知，質(zhì)量虧損為△m=m₁-m₂-m₃-2m，由質(zhì)能方程可知，釋放的核能為：
△E=△mc²=（ m₁-m₂-m₃-2m）c²；
（3）一個(gè)月內(nèi)核反應(yīng)產(chǎn)生的總能量為：E=Pt
同時(shí)E=$\frac{m}{M}$N_A△E  
所以Pt=$\frac{m}{M}$N_A△E
解得：m=$\frac{ptM}{{{N_A}△E}}$=22kg
答：（1）3；
（2）則上述核反應(yīng)過程中一個(gè)鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能△E是（m₁-m₂-m₃-2m）c²
（3）該航空母艦在海上航行一個(gè)月需要消耗22kg．

點(diǎn)評 核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒、應(yīng)用質(zhì)能方程即可正確解題，注意計(jì)算的正確性．