Question

13．能源是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，美國(guó)馬奇蒂博士對(duì)世界一次能源替代趨勢(shì)曾作如下預(yù)測(cè)：

回答下列問(wèn)題：
（1）圖1化石能源中屬于較清潔的能源是天然氣．
（2）核電廠的燃料一般由0.71%²³⁵U、99.28%²³⁸U及0.0058%²³⁴U組成
①²³⁵U、²³⁸U、²³⁴U三種核素之間的關(guān)系是同位素．
②235g核素${\;}_{92}^{235}$U發(fā)生裂變反應(yīng)：${\;}_{92}^{235}$U+${\;}_{0}^{1}$n$\stackrel{裂變}{→}$＜“m“：math dsi：zoomscale=150 dsi：_mathzoomed=1＞3890${\;}_{38}^{90}$Sr+${\;}_{54}^{136}$Xe+10${\;}_{0}^{1}$n，凈產(chǎn)生的中子（${\;}_{0}^{1}$n）數(shù)為9×6.02×10²³．
（3）右圖是氫能的制備及利用的途徑之一，涉及能量轉(zhuǎn)化方式有ac．（填代號(hào)）
a光能→化學(xué)能   b電能→化學(xué)能   c化學(xué)能→電能
（4）目前實(shí)現(xiàn)煤的綜合利用的主要途徑是煤的干餾、煤的氣化和液化
①煤的干餾屬于變化化學(xué)．（填物理或化學(xué)）
②煤的氣化過(guò)程發(fā)生的主要反應(yīng)是C+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂．
（5）可燃冰屬于新能源，我國(guó)是全球第一個(gè)成功穩(wěn)定開(kāi)采可燃冰的國(guó)家．某種可燃冰（甲烷水合物）晶體中，平均每46個(gè)水分子構(gòu)成8個(gè)分子籠，每個(gè)分子籠可容納1個(gè)甲烷分子或水分子，若這8個(gè)分子籠中有6個(gè)容納的是甲烷分子，另外2個(gè)被水分子填充，則這種可燃冰的平均組成可表示為CH₄•8H₂O．

Answer 1

分析 （1）天然氣與煤炭、石油等能源相比具有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢(shì)，據(jù)此進(jìn)行分析；
（2）①質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的原子互稱(chēng)為同位素；
②${\;}_{92}^{235}$U+${\;}_{0}^{1}$n$\stackrel{裂變}{→}$${\;}_{38}^{90}$Sr+${\;}_{54}^{136}$Xe+10${\;}_{0}^{1}$n，凈產(chǎn)生的中子為10-1=9個(gè)；
（3）圖2是氫能的制備及利用的途徑之一，涉及能量轉(zhuǎn)化方式有光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；
（4）①煤的干餾是指煤在隔絕空氣的條件下加熱，生成煤焦油、焦炭、焦?fàn)t煤氣等物質(zhì)；
②煤的氣化是煤在氧氣不足的條件下進(jìn)行部分氧化形成H₂、CO等氣體的過(guò)程，據(jù)此寫(xiě)出主要的反應(yīng)方程式；
（5）可燃冰（甲烷水合物）晶體中，平均每46個(gè)水分子構(gòu)成8個(gè)分子籠，每個(gè)分子籠可容納1個(gè)甲烷分子或水分子，若這8個(gè)分子籠中有6個(gè)容納的是甲烷分子，另外2個(gè)被水分子填充，根據(jù)均攤法計(jì)算．

解答 解：（1）天然氣與煤炭、石油等能源相比具有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢(shì)，故圖1中化石能源中屬于較清潔的能源是天然氣，
故答案為：天然氣；
（2）①質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的原子互稱(chēng)為同位素，故²³⁵U、²³⁸U、²³⁴U 三種核素之間的關(guān)系是同位素，
故答案為：同位素；
②${\;}_{92}^{235}$U+${\;}_{0}^{1}$n$\stackrel{裂變}{→}$${\;}_{38}^{90}$Sr+${\;}_{54}^{136}$Xe+10${\;}_{0}^{1}$n，凈產(chǎn)生的中子為10-1=9個(gè)，235g核素${\;}_{92}^{235}$U的物質(zhì)的量為1mol，則凈產(chǎn)生的中子數(shù)為9mol，即9×6.02×10²³個(gè)，
故答案為：9×6.02×10²³；
（3）圖2是氫能的制備及利用的途徑之一，涉及能量轉(zhuǎn)化方式有光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，
故答案為：ac；
（4）①煤的干餾是指煤在隔絕空氣的條件下加熱，生成煤焦油、焦炭、焦?fàn)t煤氣等物質(zhì)，因此煤的干餾是化學(xué)變化，
故答案為：化學(xué)；
②煤的氣化是煤在氧氣不足的條件下進(jìn)行部分氧化形成H₂、CO等氣體的過(guò)程，則反應(yīng)的主要方程式為：C+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂，
故答案為：C+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂；
（5）可燃冰（甲烷水合物）晶體中，平均每46個(gè)水分子構(gòu)成8個(gè)分子籠，每個(gè)分子籠可容納1個(gè)甲烷分子或水分子，若這8個(gè)分子籠中有6個(gè)容納的是甲烷分子，另外2個(gè)被水分子填充，根據(jù)均攤法，1個(gè)分子籠占有$\frac{23}{4}$個(gè)水分子，每個(gè)分子籠可容納1個(gè)甲烷分子或水分子，若8個(gè)分子籠中有6個(gè)容納的是甲烷分子，另外2個(gè)被水分子填充，則可以看成46個(gè)水分子組成的8個(gè)分子籠中，2個(gè)被水分子填充，6個(gè)被甲烷分子占據(jù)，則6個(gè)甲烷附近同時(shí)存在46+2=48個(gè)水分子，因此該可燃冰的化學(xué)組成為CH₄•8H₂O，
故答案為：CH₄•8H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查能源使用問(wèn)題，同位素，能量轉(zhuǎn)化，均攤法的應(yīng)用，煤的干餾和氣化的知識(shí)，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，難度不大．