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天然气水合物的组成和结构

天然气水合物是一种由天然气和水在高压和低温条件下形成的类冰状结晶物质。其主要特征是固态、非化学计量型及笼形结构。解释：天然气水合物，也称为可燃冰，是一种由天然气中的气体分子和水分子组成的混合物。

天然气水合物（Natural Gas Hydrate），是指由主体分子（水）和客体分子（甲烷、乙烷等烃类气体分子，及氮气、二氧化碳等非烃类气体分子）在低温（-10～28℃）、高压（1～0MPa）条件下，通过范德华力相互作用，形成的结晶状笼形固体络合物。

天然气水合物是一种白色固体物质，外形像冰，有极强的燃烧力，可作为上等能源。它主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成，所以也称它为甲烷水合物。

天然气水合物（NaturalGasHydrate，也称GasHydrate），是一种笼形包合物（Clathrate）；它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物，其遇火即可燃烧，又被喻为“易燃冰”或“可燃冰”（图71）。

天然气水合物结构 天然气水合物是由氢键笼立体叠置形成的晶体化合物（图2）。天然气水合物是笼状物，意味着主体的水分子有可容客体气体分子进入的架构空间。空的笼形架构是不稳定的，需要捕获气体分子以保持笼形晶体的稳定性。水合物紧凑的结构可使天然气高效叠置。

天然气水合物，亦称为GasHydrate，是一种在特定条件下，由水和天然气组成的类冰结晶化合物。这些条件包括适宜的温度、压力、气体饱和度、水的盐度以及pH值。天然气水合物因其易燃性质，亦被称作“易燃冰”或“可燃冰伏渣”。水分子通过氢键形成多面体笼状结构，其中包含着天然气分子。

常见的化石燃料包括什么?

1、常见的化石燃料包括石油、天然气、煤炭、页岩气等。因为是不可再生资源。其本身不光可以用于直接燃烧还可以用于一些新产品的研发生产，这比直接燃烧的价值更高。比如石油可以涉及很多石油工业的产品。甚至煤炭可以直接通过化工生产出乙醇。

2、天然气 天然气直接采掘于地下，含甲烷为主。在摄氏零下162度被冷却，液化后，作为液化天然气 用大型专用海轮或油罐输送。天然气的分布也非常偏于中东，美洲和欧洲大陆。可燃冰 可燃冰是最近发现的储存在深海低的一种以甲烷的固体形式存在的可燃物。

3、化石能源指的是通过化石燃料（即来自生物化石的能源）进行燃烧产生能量的能源来源。常见的化石能源包括：煤炭、石油和天然气。 煤炭：煤炭是一种黑色或棕色的有机岩石，主要由有机质在高温和高压下形成的。煤炭是一种高碳含量的化石能源，广泛用于发电、工业生产和加热等领域。

4、三种常见的化石燃料：煤、石油、天然气（混合物、均为不可再生能源）。化石能源是一种碳氢化合物或其衍生物。它由古代生物的化石沉积而来，是一次能源。化石燃料不完全燃烧后，都会散发出有毒的气体，却是人类必不可少的燃料。

可燃冰结构模型（可燃冰结构图片高清） 第1张

可燃冰热值

同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值很大。

可燃冰的热值确实高于标准煤气的热值。 根据燃烧定律Q放 = mq，相同质量的可燃冰完全燃烧时，释放的热量要比煤气多。 热值是燃料的固有属性，它取决于燃料的种类和状态，而与燃料是否完全燃烧无关。 尽管可燃冰的种类和状态在燃烧过程中保持不变，但其热值并不会因此发生变化。

可燃冰的热值很大，因为可燃冰的主要成分是甲烷，当完全燃烧时放出的热量达到煤气的数十倍。可燃冰是一个固态块状物，主要分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作”固体瓦斯”和“气冰”。

可燃冰的热值大约为2×10^7焦耳每千克。 氢气的热值约为4×10^8焦耳每千克。 热值是衡量燃料完全燃烧时释放热量与质量比例的指标。

可燃冰作为一种新兴能源，具有极大的开发和使用潜力。在相同条件下，它的完全燃烧释放的热量是煤气的数十倍，这表明可燃冰具有极高的热值。

立方米可燃冰释放出的能量= 164立方米的天然气燃烧释放出的能量= 天然气的热值*天然气的体积= 4乘以10的7次方焦耳每立方米*164立方米= 56乘以10的9次方焦耳 所以这种可燃冰的热值=56乘以10的9次方 焦耳/立方米，六立方米的只需要乘六即可。

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