Question

19．可燃冰的学名为“天然气水合物”，是一种由水和天然气在高压、低温情况下形成的类冰状结晶物质，可看成高度压缩的固态天然气，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油都要小的多，被视为21世纪的新型绿色能源，我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源，1m³可燃冰可转化为164m³的甲烷气体和0.8m³的水．已知甲烷气体的热值为3.6×10⁷J/m³．
（1）在标准大气压下，1m³可燃冰完全燃烧，最多能将多少0℃的水烧开？〔c_水=4.2×10³J/（kg•℃）〕
（2）已知甲烷的密度为0.72kg/m³，求可燃冰的密度．（结果保留一位小数）

Answer 1

分析 （1）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；
（2）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）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，
在标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，
由Q_放=Q_吸=cm△t得：
m=$\frac{{Q}_{吸}}{c△t}$=$\frac{5.904×1{0}^{9}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（100℃-0℃）}$≈1.4×10⁴ kg；
（2）1m³可燃冰可转化为164m³的甲烷气体和0.8m³的水，
V_甲烷=164m³=164×10³L，
甲烷的质量：
m_甲烷=ρ_甲烷V=0.72kg/m³×164m³=11808g=118.08kg，
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=118.08kg+800kg=918.08kg，
可燃冰的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{918.08kg}{1{m}^{3}}$≈918.1kg/m³．
答：（1）1m³可燃冰能使1.4×10⁴ kg的0℃水烧开；
（2）可燃冰的密度为918.1 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，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．