在海洋深处的低氧环境中,细菌会分解有机物产生甲烷。由于海洋深处的温度很低并且压力很高,甲烷以及其他碳氢化合物就会与水结合成水合物,这就是可燃冰。正因为如此,可燃冰拥有相当高的能量密度,1立方米的可燃冰燃烧所释放出的能量相当于164立方米的天然气燃烧所能产生的能量。
2019年,我国在南海首次成功实现了可燃冰的开采,这个事件具有里程碑的意义。未来如果能够大规模开采,这种储量丰富、高能量密度的能源将有助于缓解能源危机。
既然叫可燃冰,它是可燃的,因为其主要成分为甲烷,这也是天然气的主要成分。可燃冰中的冰指的是水分子和甲烷在低温高压下结合成固体。因此,可燃冰又称甲烷水合物,其外形看起来像冰,并且能在空气中燃烧。
问题1.可燃冰是甲烷的结晶水合物,那么甲烷与水分子之间存在氢键吗?(素养角度——宏观辨识与微观探析)
提示:不存在。甲烷中是C—H键,水中是H—O键,不符合氢键的定义:X—H…X(X指N、O、F)。
问题2.开采可燃冰有什么实际意义?(素养角度——科学态度与社会责任)
提示:可以作为新能源,甲烷燃烧的产物为无污染的水和二氧化碳。
问题3.甲烷和水分别属于什么分子?含有什么类型的化学键?(素养角度——证据推理与模型认知)
提示:甲烷为非极性分子,水为极性分子。C—H、O—H键均为极性键。
问题4.判断甲烷和水分子的分子构型,并指出中心原子的杂化方式。(素养角度——证据推理与模型认知)
提示:CH4分子中含有4个σ键,中心碳原子的孤电子对数为
×(4-4×1)=0,因此甲烷分子为正四面体形,中心原子的杂化方式为sp3。H2O分子中含有2个σ键,中心氧原子的孤电子对数为×(6-2×1)=2,因此水分子为V形,中心原子的杂化方式为sp3。
1.二茂铁[(C5H5)2Fe]是由一个二价铁离子和2个C5
构成,它的发现可以说是有机金属化合物研究中具有里程碑意义的事件,它开辟了金属有机化合物研究的新领域。已知:二茂铁熔点是173 ℃(在100 ℃时开始升华),沸点是249 ℃,不溶于水,易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。下列说法正确的是 ( )
A.二茂铁属于离子晶体
B.在二茂铁结构中,C5与Fe2+之间形成的化学键类型是离子键
C.已知:环戊二烯的结构式为:
,则其中碳环上有2个π键和5个σ键
