文档介绍：高二化学电子书:人教版新课标化学选修3教师用书第三章晶体结构与性质教学资源2
2009-09-14 11:34:10 来源:网络资源网友评论0条
高二化学电子书:人教版新课标化学选修3教师用书第三章晶体结构与性质教学资源2
教学资源2
(1)什么是天然气水合物?
天然气水合物是一种分子晶体。它由水分子形成的笼子包合天然气分子(主要是甲烷分子)构成。水分子之间存在氢键;天然气分子与水分子之间是范德华力。在外观上,天然气水合物很像冰,存在于海底和冰川底部的沉积物中。从海底或冰川底部开采出来的天然气水合物因气压降低,会放出晶体中天然气分子,可以点燃,因而常简称“可燃冰”。
(2)天然气水合物是怎样形成的?
目前流行的理论认为,天然气水合物的形成历史久远,是千万年前的海底生物在海底细菌的分解作用下形成甲烷在高压下被冰捕获形成的。科学家假设在液态水中存在这些水合物笼穴晶核,首次建立了水合物是在液态或固态水的表面上吸附而形成的理论。笼穴也许是水凝固时包藏溶解态的客体分子形成的。
(3)天然气水合物总量有多大?
据估计,天然气水合物中的甲烷的总量按碳计至少为已经发现的所有化石燃料(煤、天然气和石油)中的碳的2倍,1994年估计,×1017kg。这种估计也可能仍是保守的。换言之,天然气水合物是蕴藏量最丰富的燃料资源。
(4)天然气水合物有什么用处?
天然气水合物有望成为21世纪的重要能源。它的利用包括直接用作燃料燃烧取暖或发电,以及用作燃料电池的燃料与氧气反应直接产生电能。近年来,直接用甲烷为燃料的燃料电池的开发得到长足进步,主要是寻找合适的电极反应催化剂(包括性状)。我国海域广阔,近年来已经在南海海底发现了天然气水合物,有望今后在其他海域有更多的发现。
(5)天然气水合物对环境有无影响?
这尚是一个未解之谜。有人认为,天然气水合物的形成和释放都有可能影响了过去的地球气候。作为温室气体,甲烷比二氧化碳厉害21倍。但现今的大气里甲烷的含量与二氧化碳相比,二氧化碳的含量要高出约200倍。近20年来,大气中甲烷的含量逐年呈增长趋势,今后将如何?也是一个未解之谜。有趣的是,白蚁是甲烷的重要天然来
源,而水稻田和饲养反刍类牲畜是甲烷的重要人为来源。但无论如何,控制甲烷的人为来源是今后人类一个重要的工程。
金属键的另一种理论是能带理论。能带理论是分子轨道理论的扩展,要点有:
(1)原子单独存在时的能级(1s、2s、2p……)在n个原子构成的一块金属中形成相应的能带(1s、2s、2p……);一个能带就是一组能量十分接近的分子轨道,其总数等于构成能带的相应原子轨道的总和,例如,金属钠的3s能带是由n个钠原子的n个3s轨道构成的n个分子轨道。通常n是一个很大的数值(不难由金属块的体积、密度和原子量估算出来),而能带宽度一般不大于2eV,将能带宽度除以n,就得出能带中分子轨道的能量差,这当然是一个很小的数值,因此可认为能带中的分子轨道在能量上是连续的,参见图3-12。
 
图3-12表明:一个锂原子有1个2s轨道,2个锂原子有2个2s轨道建造的2个分子轨道,3个锂原子有3个2s轨道建立的3个分子轨道……n个锂原子有n个2s轨道建立的n个连续的分子轨道构成