Question

7．今年5月，運(yùn)用“藍(lán)鯨一號”鉆探平臺，我國南海神孤海域首次實(shí)現(xiàn)可燃冰試采成功．
材料一：可燃冰，學(xué)名天然氣水化合物，其化學(xué)式為CH₄•8H₂O．它是天然氣的固體狀態(tài)（因海底高壓）．埋于海底地層深處的大量有機(jī)質(zhì)在細(xì)菌的分解作用下，最后形成石油和天然氣（石油氣），其中許多天然氣被包進(jìn)水分子中，在海底的低溫（2～5℃）與壓力下結(jié)晶，形成“可燃冰”．
材料二：“藍(lán)鯨一號”鉆探平臺設(shè)計(jì)和建造過程創(chuàng)新了多項(xiàng)世界記錄．它長117米，寬92.7米，高118米，質(zhì)量為42000噸．
請根據(jù)上述材料回答：
（1）形成可燃冰需要一定的生態(tài)環(huán)境．
①海底底層深處，這些分解有機(jī)質(zhì)的細(xì)菌能很好的生存，體現(xiàn)了生物對環(huán)境的適應(yīng)，這些細(xì)菌分解有機(jī)質(zhì)不需要（選填“需要”或“不需要”）氧氣．這些細(xì)菌與真菌在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是無成形的細(xì)胞核．
②在開采過程中，極少量的垃圾廢棄物沒有對海洋環(huán)境造成破壞，這主要是因?yàn)楹Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)有自動調(diào)節(jié)的 能力．
（2）形成可燃冰的其中一個條件是有甲烷氣源．
①可燃冰（CH₄•8H₂O）中C：H：O的元素質(zhì)量比是3：5：32．甲烷屬于有機(jī)物（選填“有機(jī)物”或“無機(jī)物”）
②與石油、煤等化石燃料相比較，開采可燃冰的積極意義有（寫一條）減少對環(huán)境的污染．（可燃冰在空氣中燃燒的化學(xué)方程式為CH₄•8H₂O+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂+10H₂O）
（3）如果南海海水的密度是1.03×10³千克/米³，“藍(lán)鯨一號”鉆探平臺漂浮海面受到海水浮力是4.2×10⁸牛，浸入海水的體積至少需要40777米³，開采處的可燃冰可以直接在管口點(diǎn)燃，說明已經(jīng)成為氣體，從固體變成氣體的原因可能是壓強(qiáng)減小，溫度升高．

Answer 1

分析 （1）①長期處于海底深層的細(xì)菌應(yīng)該屬于厭氧菌，它們會適應(yīng)環(huán)境；厭氧細(xì)菌分解有機(jī)質(zhì)不需要氧氣；細(xì)菌沒有成形的細(xì)胞核；
②少量的垃圾不會對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成破壞；
（2）①根據(jù)可燃冰的元素組成分析；含有碳元素的化合物叫做有機(jī)化合物，簡稱有機(jī)物；
②開采可燃冰，有利于解決能源危機(jī)，減少有害氣體的排放，有利于保護(hù)環(huán)境；
（3）物體漂浮時浮力等于重力；根據(jù)阿基米德原理求出浸入海水中的體積；可燃冰存在于低溫、高壓的環(huán)境中，開采出來后溫度升高、壓強(qiáng)減小，直接升華為氣體．

解答 解：
（1）①分解有機(jī)質(zhì)的細(xì)菌能在海底底層深處很好的生存，它們屬于厭氧菌，體現(xiàn)了生物對環(huán)境的適應(yīng)，這些細(xì)菌分解有機(jī)質(zhì)不需要氧氣；這些細(xì)菌沒有成形的細(xì)胞核，這是細(xì)菌與真菌在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別；
②海洋生態(tài)系統(tǒng)有自我調(diào)節(jié)的能力，少量的垃圾不會對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成破壞；
（2）①可燃冰（CH₄•8H₂O）中C、H、O原子的個數(shù)之比為1：20：8，
所以C：H：O的元素質(zhì)量比是（12×1）：（1×20）：（16×8）=3：5：32；
甲烷是含碳的化合物，屬于有機(jī)物；
②可燃冰燃燒后的生成物是二氧化碳和水，不會對環(huán)境造成污染；
（3）“藍(lán)鯨一號”鉆探平臺漂浮海面受到海水浮力等于重力，
則F_浮=G=mg=4.2×10⁷kg×10N/kg=4.2×10⁸N；
根據(jù)阿基米德原理可得浸入海水的體積為：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{海水}g}$=$\frac{4.2×1{0}^{8}N}{1.03×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=40777m³；
可燃冰在高壓低溫的環(huán)境中處于固態(tài)，當(dāng)把可燃冰開采出來后，它受到的壓強(qiáng)減小，溫度升高，會變?yōu)闅鈶B(tài)．
故答案為：（1）①適應(yīng)；不需要；無成形的細(xì)胞核；②自動調(diào)節(jié)；
（2）①3：5：32；有機(jī)物；②減少對環(huán)境的污染；
（3）4.2×10⁸；40777；壓強(qiáng)減小，溫度升高．

點(diǎn)評 本題是一道學(xué)科綜合題，考查的物理知識有阿基米德原理、物體的浮沉條件，考查了學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的能力．