Question

(1)精確的研究表明,不同的原子核,其核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖1所示的關(guān)系.試根據(jù)此圖說出至少兩條相關(guān)信息;(2)太陽的能量來自下面的反應(yīng):四個(gè)質(zhì)子(氫核)聚變成一個(gè)α粒子,同時(shí)發(fā)射兩個(gè)正電子和兩個(gè)沒有靜止質(zhì)量的中微子,寫出該聚變核反應(yīng)方程式;(3)已知?dú)錃馊紵�與氧氣化合生成水,每形成一個(gè)水分子釋放6.2 eV的能量,若想產(chǎn)生相當(dāng)于太陽上1 kg的氫核聚變成α粒子所釋放的能量,需燃燒多少千克氫氣?

α粒子質(zhì)量m_α=4.002 6 u,質(zhì)子質(zhì)量m_p=1.007 83 u,電子質(zhì)量m_e=5.48×10^-4 u(u為原子質(zhì)量單位)

圖1

Answer 1

解析：(1)鐵元素核子的平均質(zhì)量最小;重核裂變成中等核時(shí),由于核子平均質(zhì)量變小而發(fā)生質(zhì)量虧損;輕核聚變成質(zhì)量較大的核時(shí),核子平均質(zhì)量變小將發(fā)生質(zhì)量虧損;輕核聚變比重核裂變平均每個(gè)核子發(fā)生的質(zhì)量虧損多.

(2)H→He+e+2ν

(3)太陽上每發(fā)生一次聚變反應(yīng)消耗4個(gè)H核,故1 kg₁H 核可發(fā)生核反應(yīng)的次數(shù)為                   ①

由質(zhì)能方程可知,每發(fā)生一次聚變反應(yīng)釋放的能量為             ②

故1 kg的H核全部發(fā)生聚變反應(yīng)釋放的總能量為E=NΔE                                               ③

氫氣燃燒與氧氣化合成水的化學(xué)反應(yīng)方程式為:

每形成一個(gè)水分子H₂O釋放的能量

E=6.2 eV=9.92×10^-19 J

由化學(xué)反應(yīng)式可知,每合成一個(gè)H₂O分子,需燃燒掉一個(gè)H₂分子(含2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)電子),故要產(chǎn)生相當(dāng)于1 kg 的H核聚變成α粒子時(shí)所釋放的能量,需燃燒掉氫氣的質(zhì)量為M=2(m_p+m_e)                                                                          ④

由以上各式得

答案：(1)略　(2)4H→He+e+2ν　(3)2.08×10⁶ kg