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打开能源的“牢笼”在冰的天然气水合物矿床中,可以发现大量的天然气,但是将这些天然气开采出来却是一个严峻的挑战。一万亿立方英尺 (tcf) 有多大? 尽管我们知道这个体积非常大,但是要想像其具体的大小将会相当困难。这里有一种方法。假定我们站在足球场或橄榄球球场一端的球门附近。在另一端俯视球场,设想一条长度为 30 倍球场长度的直线。(这一距离大概为 3 公里(约 1.9 英里)或相当于 3500 步。)现在右转 90 度,然后按照该方向设想一条相同距离的直线。最后,直视前方,设想一条长度相同并且垂直于地面向天空方向延伸的直线。那么,这个立方体的三条边所包含的体积就大约为一万亿立方英尺!平均而言,地球上的每人每月大约消费七万亿立方英尺天然气! 燃烧的冰地球上的人使用天然气(甲烷,CH4)这种矿物燃料提供日常所用能源的 45%。目前,每年的天然气燃烧量约为 2.4 万亿立方米(85 万亿立方英尺)。不幸的是,按照这一速度,我们所发现的地球天然气储量只能使用 60 年。这意味着按照目前所知的情况,对于今天正在上高中的学生而言,他们的子孙就没有可用的天然气了。对于这一暗淡的前景也有一些好的消息。看起来还有另外一个天然气资源的世界,足以满足我们当前以及将来 2000 年的能源需求。这完全可以惠及我们子子孙孙!不幸的是,我们还没有找到开采这一天然气的经济方式。我们目前正在研究。 这些特殊的天然气储量称为天然气水合物,它们由其甲烷(天然气)分子中类似小鸟笼一样的冰结构构成。基本的水合单元是中空的水分子晶体,其中包含一个天然气单分子。这些晶体以紧密的网格结构相互联接在一起。如果这些天然气水合物的联接程度紧密上几倍,那么它们看起来将更象是冰。但是其属性和冰不同:它们在适当的条件下可以燃烧!这是 21 世纪一个相当热门的话题。全球天然气水合物的储量丰富,因此有些国家已经开始研究和探索计划,致力于理解水合物的行为、确定其精确储量并开发可行的开采方法。日本、印度、美国、加拿大、挪威和俄罗斯等国家都在进行天然气水合物的勘测。 天然气水合物是一个晶体结构。这一天然气水合物的每个单元小室都包含 46 个水分子,构成两个较小的十二面体和 6 个较大的十四面体。天然气水合物只能承载较小的气体分子,例如甲烷和乙烷。在常温常压(STP)下,一体积的饱和甲烷水合物将包含 189 体积的甲烷气体。天然气水合物这么大的气体储量意味着重要的天然气来源。
如何使用卡尔?费休试剂对酒石酸钠二水合物进行标定 一、准备工作 1.仪器准备 首先要准备好滴定装置,这就像准备好做饭的锅碗瓢盆一样重要。卡尔?费休滴定仪得检查好,确保它能正常工作。比如滴定管要畅通无阻,而且刻度要清晰准确,这样才能精确量取卡尔?费休试剂。还有搅拌装置也要正常运转,因为在滴定过程中,良好的搅拌能让反应更充分。 2.试剂准备 卡尔?费休试剂得是新鲜配制或者妥善保存且未过期的。酒石酸钠二水合物要确保是干燥、纯净的。称取酒石酸钠二水合物的天平也要精准,就像我们称东西的时候得用个准秤一样。天平要提前校准好,精确到小数点后几位,这可关系到标定结果的准确性呢。 3.环境控制 标定的环境很关键。要在一个相对湿度较低的环境中进行,因为卡尔?费休试剂很容易吸收空气中的水分,如果环境湿度大,就会干扰标定结果。就好比在潮湿的天气里晒东西,东西很难晒干是一个道理。理想的相对湿度最好在 40% - 60% 之间。 二、具体标定步骤 1.称取酒石酸钠二水合物 用经过校准的天平准确称取一定量的酒石酸钠二水合物。这个量要合适,不能太多也不能太少。比如说可以称取 0.2 - 0.3 克左右(具体量可以根据实际情况和仪器的精度调整)。把称好的酒石酸钠二水合物小心地放入滴定容器中,就像把宝贝小心翼翼地放进盒子里一样。 2.开始滴定 然后往滴定容器中加入适量的溶剂,这个溶剂要能溶解酒石酸钠二水合物,并且不会和卡尔?费休试剂发生反应。开启搅拌装置,让酒石酸钠二水合物充分溶解。 接下来就可以开始用卡尔?费休试剂进行滴定了。慢慢打开滴定管的阀门,让卡尔?费休试剂一滴一滴地滴入滴定容器中。一边滴一边观察滴定仪上的读数或者颜色变化(如果是用有颜色指示的卡尔?费休试剂的话)。这个过程要特别仔细,就像给花浇水一样,一滴一滴地浇,不能一下子倒很多。 3.确定滴定终点 当达到滴定终点时,就要停止滴定。如果是用电位滴定仪,会有电位的突变来指示终点;如果是用目视法,可能会看到颜色的明显变化。这个终点的判断要准确,一旦判断失误,整个标定结果就错了。就像跑步比赛,冲线的那一刻判断错了,比赛结果就不对了。 4.计算卡尔?费休试剂的浓度 根据酒石酸钠二水合物的质量、它里面结晶水的含量(酒石酸钠二水合物中结晶水的摩尔质量是固定的,可以查出来)以及滴定所消耗的卡尔?费休试剂的体积,就可以计算出卡尔?费休试剂的浓度了。计算的时候要仔细,可不能算错数哦。
[size=4][color=#00008B]最近做硝酸盐水合物的XRD,发现本应含两个结晶水,得到的谱图是含六个结晶水的,有没有这种可能,因为有其他非水小分子存在,将两个结晶水的物质重新结晶成六个结晶"水"的结构。麻烦遇到相似情况的给我辅导一下,万分感激![/color][/size]