Question

1．天然气水合物是一种在高压低温条件下由水和天然气形成的冰态物，主要分布在海底和陆地冻土地带的沉积物中．经勘探，发现天然气水合物的存储量巨大，有望成为主要能源．请回答下列问题．
（1）天然气水合物中，水分子形成一种空间笼状结构，CH₄和少量的N₂、CO₂等分子填人笼内的空隙中，无固定的化学计量关系，因此．天然气水合物属于混合物 （填“纯净物”或“混合物”）．“可燃冰”是一种晶体，平均每46个H₂O分子构成8个笼，每个笼内可容纳1个CH₄分子或1个游离的H₂O分子．若晶体中每8个笼有6个笼容纳了CH₄分子，另外2个笼被游离的H₂O分子填充．则“可燃冰”的平均组成可表示为D
A．3CH₄•H₂O      B．CH₄•3H₂O      C．CH₄•6H₂O    D．CH₄•8H₂O
（2）若将天然气从其冰态物中分离出来，有三种方法：
①在一定温度下，减小压强使气体从水合物中分离出来；
②在一定压力下，升温使气体从水合物中分离出来：
③通过加入甲醇或盐类等物质，可降低水合物的凝固点．

Answer 1

分析 （1）根据题中信息“天然气水合物中，水分子形成一种空间笼状结构，CH₄和少量的N₂、CO₂等分子填入笼内的空隙中，无固定的化学计量关系”回答前一空；根据题意，在“可燃冰”晶体中，每8个笼由46个H₂O分子构成框架，其中容纳6个CH₄分子和2个H₂O分子．可判断每8个笼共48个H₂O分子和6个CH₄分子；据此推断可表示可燃冰的平均组成的化学式．
（2）根据题中信息“天然气水合物是一种在高压低温条件下由水和天然气形成的冰态物，主要分布在海底和陆地冻土带沉积物中”回答．

解答 解：（1）根据题中信息“天然气水合物中，水分子形成一种空间笼状结构，CH₄和少量的N₂、CO₂等分子填入笼内的空隙中，无固定的化学计量关系”可知，天然气水合物中由水、甲烷、氮气、二氧化碳等组成，为一种混合物；晶体中平均每46个H₂O构建成8个笼，8个笼有6个容纳了CH₄分子，另外2个笼被游离的H₂O分子填充，因此，晶体中有48个水分子，六个CH₄分子．所以6CH₄•48H₂O，即：CH₄•8H₂O；
（2）根据题中信息“天然气水合物是一种在高压低温条件下由水和天然气形成的冰态物，主要分布在海底和陆地冻土带沉积物中”可知，天然气水合物的形成条件是高压、低温，如要释放出甲烷，则需相反的条件，即①减小压强；②升高温度．
故答案为：（1）混合物； D；（2）①减小压强； ②升温．

点评 信息、能源、材料、环境是当今世界四大首要问题，新能源的开发和利用是解决当前能源危机和环境污染的重要策略，新能源的优点、新能源的种类、开发利用前景等，是化学考查热点之一．