1 化 学 选 修 3《物质结构与性质》P85选 题 2 天然气水合物 (一种潜在的能源) 2 天然气水合物——可燃冰 一 、可燃冰相关概念 可燃冰:天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。(又称笼形化合物) 甲烷水合物(Methane Hydrate):用M·nH2O 来表示,M 代表水合物中的气体分子,n 为水合指数(也就是水分子数)。组成天然气的成分如 CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及 CO2、N2、H2S 等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷,对甲烷分子含量超过 99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物。 又因外形像冰,而且在常温下会迅速分解放出可燃的甲烷,因而又称“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”)。 因为可燃冰的主要成分为甲烷,为甲烷水合物,而甲烷在常温中为气体,熔、沸点低,所以甲烷为分子晶体,因而可燃冰也为分子晶体。 可燃冰存在之处:天然气水合物在自然界广泛分布在大 可燃冰 陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。 3 天然气水合物在全球的分布图 在标准状况下,一单位体积的气水合物分解最多可产生1 6 4 单位体积的甲烷气体,因而其是一种重要的潜在未来资源。 笼 状 化 合 物 ( Clathrate): 在天然气水合物晶体中,有甲烷、乙烷、氮气、氧气二氧化碳、硫化氢、稀有气体等,它们在水合物晶体里是装在以氢键相连的几个水分子构成的笼内,因而又称为笼状化合物。 天 然 气 分 子 藏 在 水 分 子 中 水 分 子 笼 是多种多样的 4 二 、可燃冰的性质 可燃冰的物理性质: (1 )在自然界发现的天然气水合物多呈白色、淡黄色、琥珀色、暗褐色亚等轴状、层状、小针状结晶体或分散状。 (2)它可存在于零下,又可存在于零上温度环境。 (3)从所取得的岩心样品来看,气水合物可以以多种方式存在: ①占据大的岩石粒间孔隙; ②以球粒状散布于细粒岩石中; ③以固体形式填充在裂缝中;或者为大块固态水合物伴随少量沉积物。 可燃冰的化学性质: 1 、在冰的空隙(“笼”)中可以笼合天然气中的分子的原因: (1)气水合物与冰、含气水合物层与冰层之间有明显的相似性: ①相同的组合状态的变化——流体转化为固体; ②均属放热过程,并产生很大的热效应——0℃融冰时需用0.335KJ 的热量,0~20℃分解天然气水合物时每克水需要0.5~0.6KJ 的热量; ③结冰或...