Question

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21世纪能源--可燃冰
可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”．“冰块”里甲烷占80%～99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多．1m³可燃冰可转化为164m³的甲烷气体和0.8m³的水．科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4 000万平方千米，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年．可燃冰在作为未来新能源的同时，也是一种危险的能源，目前开发这种能源的主要问题是要防止甲烷气体泄漏，开采的技术也不成熟．总之，可燃冰的开发利用就像一柄“双刃剑”，需要小心对待．
（1）可燃冰形成条件是一定的______和______．
（2）已知甲烷气体的热值为3.6×10⁷ J/m³，1m³可燃冰能使多少质量的20℃水烧开？[c_水=4.2×10³J/]
（3）请你猜想一下，可燃冰是否仅仅存在于海底？
（4）已知甲烷的密度0.717g/L，试计算可燃冰的密度．

Answer

（1）认真阅读题目提供信息，可得出可燃冰形成条件；
（2）1m3可燃冰可转化为164m3的甲烷气体，求出甲烷气体的体积，利用燃料完全燃烧放热公式求放出的热量，这些热量被水吸收，利用吸热公式求水的质量；
（3）只要满足条件：在0℃和30个大气压的作用下即可；
（4）1m3可燃冰可转化为164m3的甲烷气体和0.8m3的水，利用密度公式求甲烷气体的质量和水的质量，它们的和等于可燃冰的质量，再利用密度公式求可燃冰的密度．
【解析】

（1）在一定的温度和压强下，天然气可以形成可燃冰；
（2）1m3可燃冰可转化为164m3的甲烷气体，
这些甲烷完全燃烧放热：
Q放=Vq=164m3×3.6×107 J/m3=5.904×109J，
∵Q放=Q吸=cm△t，
∴m==≈1.76×104 kg；
（3）可燃冰不是仅仅存在于海底，只要在0℃和30个大气压的作用下即可生成；
（4）1m3可燃冰可转化为164m3的甲烷气体0.8m3的水，
V甲烷=164m3=164×103L，
甲烷的质量：
m甲烷=ρ甲烷V=0.717g/L×164×103L=117588g=117.588kg，
水的质量：
m水=ρ水V=1×103kg/m3×0.8m3=800kg，
∴1m3可燃冰的质量：
m=m甲烷+m水=117.588kg+800kg=917.588kg，
可燃冰的密度：
ρ===917.588kg/m3．
答：（1）温度；压强；
（2）1m3可燃冰能使1.76×104 kg的20℃水烧开；
（3）不一定，只要满足形成的外部物理条件（如温度、压强等）即可形成；
（4）可燃冰的密度为917.588 kg/m3