Question

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21世紀能源--可燃冰
可燃冰的學名為“天然氣水合物”，是天然氣在0℃和30個大氣壓的作用下結晶而成的“冰塊”．“冰塊”里甲烷占80%～99.9%，可直接點燃，燃燒后幾乎不產生任何殘渣，污染比煤、石油、天然氣都要小得多．1m³可燃冰可轉化為164m³的甲烷氣體和0.8m³的水．科學家估計，海底可燃冰分布的范圍約4 000萬平方千米，占海洋總面積的10%，海底可燃冰的儲量夠人類使用1000年．可燃冰在作為未來新能源的同時，也是一種危險的能源，目前開發這種能源的主要問題是要防止甲烷氣體泄漏，開采的技術也不成熟．總之，可燃冰的開發利用就像一柄“雙刃劍”，需要小心對待．
（1）可燃冰形成條件是一定的______和______．
（2）已知甲烷氣體的熱值為3.6×10⁷ J/m³，1m³可燃冰能使多少質量的20℃水燒開？[c_水=4.2×10³J/]
（3）請你猜想一下，可燃冰是否僅僅存在于海底？
（4）已知甲烷的密度0.717g/L，試計算可燃冰的密度．

Answer 1

【答案】分析：（1）認真閱讀題目提供信息，可得出可燃冰形成條件；
（2）1m³可燃冰可轉化為164m³的甲烷氣體，求出甲烷氣體的體積，利用燃料完全燃燒放熱公式求放出的熱量，這些熱量被水吸收，利用吸熱公式求水的質量；
（3）只要滿足條件：在0℃和30個大氣壓的作用下即可；
（4）1m³可燃冰可轉化為164m³的甲烷氣體和0.8m³的水，利用密度公式求甲烷氣體的質量和水的質量，它們的和等于可燃冰的質量，再利用密度公式求可燃冰的密度．
解答：解：
（1）在一定的溫度和壓強下，天然氣可以形成可燃冰；
（2）1m³可燃冰可轉化為164m³的甲烷氣體，
這些甲烷完全燃燒放熱：
Q_放=Vq=164m³×3.6×10⁷ J/m³=5.904×10⁹J，
∵Q_放=Q_吸=cm△t，
∴m==≈1.76×10⁴ kg；
（3）可燃冰不是僅僅存在于海底，只要在0℃和30個大氣壓的作用下即可生成；
（4）1m³可燃冰可轉化為164m³的甲烷氣體0.8m³的水，
V_甲烷=164m³=164×10³L，
甲烷的質量：
m_甲烷=ρ_甲烷V=0.717g/L×164×10³L=117588g=117.588kg，
水的質量：
m_水=ρ_水V=1×10³kg/m³×0.8m³=800kg，
∴1m³可燃冰的質量：
m=m_甲烷+m_水=117.588kg+800kg=917.588kg，
可燃冰的密度：
ρ===917.588kg/m³．
答：（1）溫度；壓強；
（2）1m³可燃冰能使1.76×10⁴ kg的20℃水燒開；
（3）不一定，只要滿足形成的外部物理條件（如溫度、壓強等）即可形成；
（4）可燃冰的密度為917.588 kg/m³
點評：本題考查了學生對密度公式、吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式、熱平衡方程的掌握和運用，知識點多，綜合性強，要求靈活運用所學公式求解，利用好題目提供信息是本題的關鍵．