Question

氘在化学、医药学及生物学等领域有广泛使用，也是制造氢弹和中子弹最重要的原料，1967年6月17日我国爆炸的第一颗氢弹用的炸药就是氘化锂。其实海洋是一个能源库，已知每1 L海水中大约有0.03 g氘，氘在海水中以重水（D₂O）的形式存在。

（1）1 000 g氘化锂（⁶Li²H相对分子质量为8）的爆炸力相当于5万吨烈性TNT炸药。则生产90 g氘化锂至少需处理海水多少升？

（2）从海水中提取重水可用电解法获得氘气（D₂），那么将1 L海水中所含重水的氘气全部电解出来用于制取氘时，理论上至少消耗多少电能？（已知断开1 mol化学键所吸收的能量或形成1 mol化学所放出的能量称为键能。又已知氧氘键的键能是463 kJ·mol^-1，氘氘键的键能是436 kJ·mol^-1，氧氧键的键能是493 kJ·mol^-1）。

Answer 1

解析：（1）先求出90 g氘化锂中含氘的质量，根据其摩尔质量之间的关系有：90 g× 2/8 =22.5 g，需处理海水：22.5 g÷0.03 g·L^-1=750 L。

（2）每个D₂O中含两个D—O键，根据方程式：2D₂O2D₂↑+O₂↑，每电解2 mol重水需吸收的总能量为：4 mol×463 kJ·mol^-1-2 mol×436 kJ·mol^-1-1 mol×493 kJ·mol^-1 =487 kJ，即电解生成2 mol氘气即8 g氘，需487 kJ能量。所以每电解制得0.03 g氘吸收能量为：487 kJ×0.03 g/8 g=1.83 kJ。

答案：(1)750 L  (2)1.83 kJ