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第六篇 物质结构与性质
专项 35 核反应的变化
核裂变，又称核分裂，是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的
一种核反应形式。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见，热中子轰击
铀-235原子后会放出2到4个中子，中子再去撞击其它原子，从而形成链式反应而自发裂变。
聚变由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下(如超高温和高压)，发生原子核互相聚合作用，
生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原
子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。
如果是由重的原子核变化为轻的原子核，叫核裂变，如原子弹爆炸；如果是由轻的原子核变化为重的
原子核，叫核聚变，如太阳发光发热的能量来源。
1．(2022•山东卷)13O、15O的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：
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； 。下列说法正确的是( )
A．X的中子数为2
B．X、Y互为同位素
C．13O、15O可用作示踪原子研究化学反应历程
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D．自然界不存在13O、15O 分子是因其化学键不稳定
8 2 8 2
【答案】B
【解析】根据质量守恒可知，结合题中的人工合成反应，推知X微粒为6He，Y微粒为4He。A项，
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X微粒为6He，根据质量数等于质子数加中子数可知，该微粒的中子数为4，A错误；B项，X微粒为
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6He，Y微粒为4He，二者具有相同的质子数而不同的中子数的原子，故互为同位素，B正确；C项，.由
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题干信息可知，13O与15O的半衰期很短，故不适宜用作示踪原子研究化学反应历程，C错误；D项，自
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学科网（北京）股份有限公司然界中不存在13O 与15O 并不是其化学键不稳定，而是由于13O与15O的半衰期很短，很容易发生核变化，
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转化为气体其他原子，O=O的键能与形成该键的核素无关，D错误；故选B。
2．(2021•河北选择性考试)用中子轰击 X原子产生α粒子(即氮核 He)的核反应为： X+ n→ Y+
He。已知元素Y在化合物中呈+1价。下列说法正确的是( )
A．HXO 可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液
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B．Y单质在空气中燃烧的产物是YO
2 2
C．X和氢元素形成离子化合物
D．6Y和7Y互为同素异形体
【答案】A
【解析】根据核反应为： 可知，X的质量数N为4+7-1=10，又因为Y在化合物
中呈+1价，则推知Y位于IA族，质量数=质子数+中子数，Y的质量数为7，所以得出Y为Li，其质子数
p=3，所以X的质子数Z=3+2-0=5，核电荷数=原子序数=核内质子数=5，则推知X属于B元素。A项，
HBO 为硼酸，氢氧化钠溶液具有腐蚀性，若不慎将NaOH溶液溅到皮肤上，则需用大量水冲洗，同时涂
3 3
抹HBO，以中和碱液，A正确；B项，Y为Li，在空气中燃烧的产物只有LiO，B错误；C项，X为B，
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与氢元素会形成BH 或B H 等硼氢化合物，B元素与H元素以共价键结合，属于共价化合物，C错误；D
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项，6Li和7Li两者的质子数均为3，中子数不同，所以两者互为同位素，D错误；故选A。
3．(2020•新课标Ⅰ卷)1934年约里奥–居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核 )轰击金属原子 ，
得到核素 ，开创了人造放射性核素的先河： + → + 。其中元素X、Y的最外层电子数
之和为8。下列叙述正确的是( )
A． 的相对原子质量为26 B．X、Y均可形成三氯化物
C．X的原子半径小于Y的 D．Y仅有一种含氧酸
【答案】B
【解析】原子轰击实验中，满足质子和质量数守恒，因此W+4=30+1，则W=27，X与Y原子之间质
子数相差2，因X元素为金属元素，Y的质子数比X大，则Y与X位于同一周期，且Y位于X右侧，且元
素X、Y的最外层电子数之和为8，设X最外层电子数为a，则Y的最外层电子为a+2，解得a=3，因此X
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学科网（北京）股份有限公司为Al，Y为P。A项， 的质量数为27，则该原子相对原子质量为27，故A错误；B项，Al元素均可
形成AlCl ，P元素均可形成PCl ，故B正确；C项，Al原子与P原子位于同一周期，且Al原子序数大于P
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原子序数，故原子半径Al>P，故C错误；D项，P的含氧酸有HPO 、HPO 、HPO 等，故D错误；故选
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B。
1．核聚变和核裂变统称核反应
“原子是化学变化中的最小单位”。化学只研究原子以上级别的变化，原子核内部的变化，不属于化
学的范畴。尽管核裂变、聚变生成新的物质，但这中变化是元素的改变，已经超出了化学的范围了，化学
变化只是元素(原子)的重新组合，而不会有新的元素(原子)的产生。
2．质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
1．(2022·河北省高三模拟)X的一种核素俘获一个α粒子后放出一个中子： 。下列
说法错误的是( )
A． 和 含有相同数目的中子 B． 与放射性核素 互为同位素
C．X的原子半径大于Y D．X和Y均位于元素周期表中的p区
2．(2022·江苏省高三模拟)1919年，卢瑟福通过实验，实现了人类历史上第一次人工核反应，其反应
原理为 。下列说法正确的是( )
A．17O和18O互为同素异形体
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B． 的原子结构示意图为
C．14N的核外电子共有7种运动状态
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D．一个1H原子中含有一个质子、一个中子和一个电子
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学科网（北京）股份有限公司3．(2022·陕西省长安一中质检)2021年11月，我国烟台从燃煤取暖进入核能供热。核能利用有利于实
现“碳达峰、碳中和”。核裂变的原理为： ，下列错误的是
A． 的中子数为85 B． 的核外电子数为92
C．Kr在周期表中的位置为第三周期0族D． 与 互为同位素
4．(2022·广东省佛山市统测)以 为原料的核裂变过程如图。下列说法错误的是
A． 和 互为同位素 B．图中出现的核素共3种
C．稀有气体 的原子最外层电子数为8 D． 的质量数为141
5．(2022·湖北省模拟)用中子( )轰击铀会发生核裂变，可表示为 ，已知基态
U原子的化合价电子排布式为 ，下列说法错误的是
A．U元素位于元素周期表的f区
B．基态M、R原子的核外均没有孤电子
C．基态U原子的第5能层填充的电子数为20
D．上述反应涉及的三种元素中，M的第一电离能最大
6．(2022·浙江省浙江师大附中模拟)2022年1月，我国自主三代核电“华龙一号”中核集团福清核电6
号机组首次并网成功，开始向电网送出第一度电。核电转化源于核裂变235U+1n→141Ba+89Kr+31n(1n表示中
子)释放的巨大能量。以下说法正确的是
A．利用核能发电，至少存在4种能量转化方式
B．以1mol中子轰击235U，最终将得到3mol中子
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学科网（北京）股份有限公司C．在天然核素234U、235U、238U中，235U的相对丰度最高
D．核裂变再次证明原子并非化学变化中的最小粒子
7．(2022·湖北省武汉市部分重点中学联考)核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一，
氘( )是核聚变反应的主要原料，下列有关叙述正确的是( )
A． 的质子数为2 B． H+的电子数为1
C． 和 H互为同位素 D． H是自然界中最轻的原子
8．(2023届·甘肃省民勤县第一中学开学考试)据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的 ，每
百吨 核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上氦元素主要以 的形式存在。
下列说法正确的是( )
A． 原子核内含有4个质子 B． 原子核内含有3个中子
C． 和 是两种核素 D． 和 互为同素异形体
9．(2023届·山东省部分学校高三摸底联考)月壤中含有丰富的3He，3He发生核聚变反应为：
3He+3He→4He+2mX+12.86MeV，可控核聚变提供人类生产生活所需能量是能源发展的重要方向。下列说法
正确的是( )
A．3He核聚变是化学变化 B．3He与4He互为同位素
C．mX的中子数为1 D．3He、4He形成的单质中均含有共价键
10．(2022·山东师范大学附中质检)核能的和平利用对于完成“节能减排”的目标有着非常重要的意义。
尤其是核聚变，因其释放能量大，成为当前研究的一个热门课题。其反应原理为2H＋3H 4He＋ n，下
列说法中正确的是( )
A．D和T是质量数不同，质子数相同的氢的两种元素 B．通常所说的氢元素是指1H
C．1H、2H、3H是氢的三种核素，互为同位素 D．这个反应既是核反应，也是化学反
应
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学科网（北京）股份有限公司11．(2022·陕西省西安市蓝田县质量检测)据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的 He，每百
吨 He核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以 He的形式存在。
下列说法正确的是( )
A． He和 He是同一种元素
B． He的最外层电子数为2，所以 He具有较强的金属性
C．1mol He形成的气体分子中含有的质子数为4N
A
D．核聚变是化学变化
12．(2022·广东省茂名市“五校联盟”联考)2020年12月17日，“嫦娥五号”顺利将 月壤带回
地球，科学家发现月壤中有地球土壤中没有的 。 是一种优良的核反应原料，与氘发生核聚变反应，
放出巨大的能量： ，下列有关说法正确的是( )
A． 和 互为同位素 B．等质量的 和 具有相同的中子数
C． 与2H发生的核聚变反应属于化学变化 D． 位于周期表的第1行、第18列
13．某国际研究小组，利用重离子直线加速器，以钙原子射束轰击Cm标靶进行热核聚变反应，成功
合成了原子序数为116号的Lv，其变化为 Ca+ Cm→ Lv+3 n，下列说法中不正确的是( )
A． Ca的中子数和质子数之差为8 B． Lv与 Lv互为同位素
C． Cm的核外电子数为96 D． Cm的质子数是 Ca的质子数的2倍
14．20世纪30年代，科学家查德威克用α粒子(即氦核 )轰击某金属原子 发现了中子，该核反
应还可得到了 Y，核反应方程式为 + → Y + ，其中X、Y的L能层上的电子数之比为1：2。
下列叙述错误( )
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学科网（北京）股份有限公司A． X原子核内中子数与质子数相等 B．X的氢氧化物与Al(OH) 的性质相似
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C．Y有多种不同的含氧酸 D．非金属性：X＜Y
15．(2022·湖北省天门市教育科学研究院适应性考试)20世纪30年代，科学家查德威克用α粒子(即氦
核 )轰击某金属原子 X发现了中子，该核反应还可得到了 Y，核反应方程式为 + X → Y +
n，其中X、Y的L能层上的电子数之比为1：2。下列叙述错误( )
A． X原子核内中子数与质子数相等 B．X的氢氧化物与Al(OH) 的性质相似
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C．Y有多种不同的含氧酸 D．电负性： X＜Y
16．(2022·华中师大一附中博乐分校一模)1919年卢瑟福用α粒子( He)轰击某原子核实现了首次人工
核转变，核反应为 He+ X → Y+ H。已知：Y 元素原子的最外层电子数为其内层电子总数的3倍。下
列说法正确的是( )
A．16Y 和17Y 互为同素异形体 B．X、Y的非金属性：X>Y
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C．最简单氢化物的沸点：Y
