Question

已经探明，我国南海跟世界上许多海域一样，海底有极其丰富的甲烷资源。其总量超过已知蕴藏在我国陆地下的天然气总量的一半。据报道，这些蕴藏在海底的甲烷是高压下形成的固体，是外观像冰的甲烷水合物。

(1)试设想，若把它从海底取出，拿到地面上，它将有什么变化？为什么？它的晶体是分子晶体、离子晶体还是原子晶体？你作出判断的根据是什么？

(2)已知每1立方米这种晶体能释放出164立方米的甲烷气体，试估算晶体中水与甲烷的分子比（不足的数据由自己假设，只要假设得合理均按正确论）。

Answer 1

思路解析：(1)从海底取出的甲烷水合物将融化并放出甲烷气体。因为该晶体是分子晶体，甲烷分子和水分子都是由有限数目的原子以共价键结合的小分子，水分子和甲烷分子之间存在范德华力，而水分子之间是范德华力和氢键。

(2)假设甲烷气体体积是折合成标准状况下的数据，则1 m³水合物中有甲烷164 m³/22.4 m³·k mol^-1＝7.32 k mol；假设甲烷水合物固体中水的密度为1g·cm³，则其中有水1 m³×1 000 kg·m³/18 kg·mol^-1＝55.56 k mol；因此有：CH₄∶H₂O＝7.32 k mol∶55.6 k mol＝1∶7.6。

答案：（1）变成气体，因为甲烷在常温下为气态。分子晶体，因为它的沸点很低。

（2）甲烷水合物的组成可能是6CH₄·46H₂O。