前景可观的新能源——可燃冰

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  有这样两道题:
  1、第28届国际地质大会提供的资料显示,海底有大量的天然水合物,可满足人类1000年的能源需要,天然气水合物是一种晶体,晶体中平均每46个水分子构建成8个笼,每个笼可容纳1个CH4 分子或1个游离的H2O分子,根据上述信息,回答下列有关问题。
  (1)下列关于天然气水合物中两种分了极性的描述正确的是()
  A、两种都是极性分子
  B、两种都是非极性分子
  C、CH4是极性分子,H2O是非极性分子
  D、H2O是极性分子,CH4是非极性分子
  (2)若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4 分子,另外2个笼被游离H2O分子填充,则天然气水合物的平均组成可表示为()
  A、CH4·14H2O
  B、CH4·8H2O
  C、CH4·7H2O
  D、CH4·6H2O
  2、简答题
  “可燃冰”是深藏在海底的新能源,它是含甲烷的冰,储量很大,具有开发应用前景,但是,如果方法不当,释放的甲烷扩散大气中,会增强地球的温室效应,设想安全合理地开发“可燃冰”的方法。
  这是近年在大力开发新能源的形势下出现在高中化学中的热门问题。
  解析:第1题借助于目前研究的热点问题——可燃冰,来考查分子的极性以及根据题给的数字信息计算可燃冰的组成,CH4分子为正四面体结构,键的极性相互抵消,所以是非极性分子,H2O是折线型,为极性分子,而8个笼只有6个容纳了CH4分子,水分子共46+2=48个,CH4分子和H2O分子的个数比为6:48=1:8。而第2题应从CH4的收集、贮藏、运输等方面加以考虑,这类试题属于“超点高,落点低”,貌似高深,实则考查课本中的基础知识,解决这类问题要能够透过现象看本质,抓住题中的实质性内容,不要被无关内容干扰,但从思想教育的角度看,这类以当前的一些热门问题入手的试题,除考查学生基础之外,旨在培养学生的科学态度、训练科学方法、激发学生的学习兴趣,让他们有一个远大的理想——为祖国、为人类做贡献而努力学习。对于“可燃冰”,很多人较模糊,笔者翻阅了有关资料,给大家作一个简单的介绍。
  “可燃冰”是海底含甲烷的冰状固体,在深海高压低温的条件下,水分子通过氢键的作用缔合成上述的笼状结构,这种笼状结构能将海底沉积的古生物遗体分解的甲烷等气体分子纳入笼中而形成水合甲烷,这些水合甲烷像一个个浅色的冰球,一旦从海底升到海面就会在上升过程中因吸热而砰然消逝,故称“可燃冰”。
  “可燃冰”是一种潜在的能源,储量很大,据有关专家估算,地球深海中水合甲烷的蕴藏超过2.84×1021m3,是常规气体能源储量的1000倍,且在“可燃冰”下还可能埋有1.135×1020m3的气体。有关学者预测,水合甲烷一旦得到开采利用,将使人类的燃料使用史延长几个世纪,前景颇为壮观。为开发这种新能源,国际上成立了19个国家参与的地层深处海洋地质取样研究联合机构,有50个科技人员驾驶着一艘装备有先进实验设施的轮船从美国东海岸出发进行海底可燃冰勘探,这艘可燃冰勘探专用轮船的7层船舱都装备着先进的实验设备,是当今世界上唯一的一艘能从深海下岩石中取样的轮船,船上装备有能研究沉积层学、古人种学、岩石学、地球化学、地球物理学等的实验设备。
  令人担心的是,海底“可燃冰”的存在很可能使海床不稳定,会导致大规模的海底泥流,对海底通讯电缆和一些输送管道产生破坏作用。如果海底地震引起地层断裂,游离的气体和水合甲烷遇热分解产生的气体就会喷出海面或在海水表层及水面上形成许多高度集中的易燃气泡,这不仅会对过往行船有危险,也会对低空飞行的飞机带来厄运。有人认为,百慕大三角区域发生的许多船只和飞机神秘失踪可能与此有关。
  “可燃冰”是在深海高压低温条件下形成的,且氢键是一种较弱作用,冰状水合甲烷一出水面即自动融化而分解出气体,我们只需用专用设备将这些气体收集起来即可利用,但应看到,甲烷是一种高效的温室效应气体,如果开采方法不当,甲烷扩散到大气中将会增强地球的温室效应,导致两极冰川融化、海平面升高、陆地面积减少、地表气温升高、气候干旱、土地沙漠化等问题。因此,在安全合理地开发“可燃冰”的同时,必须考虑环境保护问题。
  (作者单位:552100贵州省织金县以那中学)
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