Question

（2012?徐州一模）阅读短文，回答问题．
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

温度

和

压强

．
（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/（kg?℃）]
（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

分析：（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．

解答：解：
（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=

Q吸

c△t

=

5.904×109J

4.2×103J/(kg?℃)×(100℃-20℃)

≈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=

m

V

=

917.588kg

1m3

=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

点评：本题考查了学生对密度公式、吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、热平衡方程的掌握和运用，知识点多，综合性强，要求灵活运用所学公式求解，利用好题目提供信息是本题的关键．