Question

“可燃冰”是深藏在海底的新能源，它是由蘊(yùn)藏在海底的甲烷在高壓下形成的固體，是外觀像冰的甲烷水合物（CH₄·nH₂O）。我國(guó)南海海底有極其豐富的甲烷資源，其總量超過(guò)已知蘊(yùn)藏在我國(guó)陸地下天然氣總量的一半。

(1)設(shè)想，若把它從海底取出，拿到地面上，它會(huì)發(fā)生什么變化？

(2)已知每立方米這種固體可釋放出164 m³的甲烷氣體，試計(jì)算這種固體中水與甲烷的物質(zhì)的量之比（設(shè)該固體的密度ρ=1 g·cm^-3，且氣體體積已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

(3)試設(shè)想安全合理地開(kāi)發(fā)“可燃冰”的可行性方法。

Answer 1

解析：(1)由于“可燃冰”(可表示為CH₄·nH₂O)是在海水的高壓條件下形成的冰樣固體，若將之從海底取出，拿到常溫常壓的地面上，它當(dāng)然會(huì)分解成CH₄與H₂O，CH₄會(huì)擴(kuò)散到大氣中，并可能引發(fā)一系列的環(huán)境問(wèn)題（如“溫室效應(yīng)”）。

折合為m(CH₄)=7321 mol×16 g·mol^-1=1.17×10⁵g

1 m³可燃冰的質(zhì)量為：

m(可燃冰)=1 m³×10⁶ cm³·m^-3×1 g·cm^-3=1×10⁶ g

其中水的質(zhì)量為：

m(H₂O)=1×10⁶ g-1.17×10⁵g=8.83×10⁵g

故該可燃冰中：n(H₂O)∶n(CH₄)=4.91×10⁴ mol∶7321 mol=6.7∶1

答案：（1）其中的CH₄會(huì)擴(kuò)散到大氣中  （2）6.7∶1  （3）①將空心鉆管伸入到“可燃冰”層中，減壓使甲烷涌出，并予以完全回收；②使用雙心空心鉆管（鉆管內(nèi)部一分為二），當(dāng)鉆管伸入“可燃冰”層后，將高溫水蒸氣從鉆管的一側(cè)壓入“冰”層，從而使“可燃冰”汽化，并從鉆管的另一側(cè)收集導(dǎo)出的甲烷氣體；③其他科學(xué)合理、安全的開(kāi)采方法。