Question

美國(guó)“羅斯福”號(hào)核動(dòng)力航空母艦的動(dòng)力來自核反應(yīng)堆，其中主要的核反應(yīng)方程是n+U→Ba+Kr+______n
 求：
（1）在擴(kuò)號(hào)內(nèi)填出n前的系數(shù)．
（2）用m₁、m₂、m₃分別表示U、Ba、Kr的質(zhì)量，m表示中子的質(zhì)量，則上述核反應(yīng)方程中一個(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)堆的總功率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

【答案】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)月核反應(yīng)產(chǎn)生的總能量為E=Pt，
能量E=N_A△E，則Pt=N_A△E，
解得：m==kg=22kg．
答：（1）n前的系數(shù)為3；
（2）一個(gè)鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能為（m₁-m₂-m₃-2m）c²；
（3）航空母艦在海上航行一個(gè)月需要消耗22千克鈾235．
點(diǎn)評(píng)：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)用智能方程即可正確解題．