Question

氘在化學、醫藥學及生物學等領域有廣泛使用，也是制造氫彈和中子彈最重要的原料，1967年6月17日我國爆炸的第一顆氫彈用的炸藥就是氘化鋰。其實海洋是一個能源庫，已知每1 L海水中大約有0.03 g氘，氘在海水中以重水（D₂O）的形式存在。
（1）1 000 g氘化鋰（⁶Li²H相對分子質量為8）的爆炸力相當于5萬噸烈性TNT炸藥。則生產90 g氘化鋰至少需處理海水多少升？
（2）從海水中提取重水可用電解法獲得氘氣（D₂），那么將1 L海水中所含重水的氘氣全部電解出來用于制取氘時，理論上至少消耗多少電能？（已知斷開1 mol化學鍵所吸收的能量或形成1 mol化學所放出的能量稱為鍵能。又已知氧氘鍵的鍵能是463 kJ·mol^-1，氘氘鍵的鍵能是436 kJ·mol^-1，氧氧鍵的鍵能是493 kJ·mol^-1）。

Answer 1

(1)750 L  (2)1.83 kJ

（1）先求出90 g氘化鋰中含氘的質量，根據其摩爾質量之間的關系有：90 g× 2/8 ="22.5" g，需處理海水：22.5 g÷0.03 g·L^-1="750" L。
（2）每個D₂O中含兩個D—O鍵，根據方程式：2D₂O====2D₂↑+O₂↑，每電解2 mol重水需吸收的總能量為：4 mol×463 kJ·mol^-1-2 mol×436 kJ·mol^-1-1 mol×493 kJ·mol^-1 ="487" kJ，即電解生成2 mol氘氣即8 g氘，需487 kJ能量。所以每電解制得0.03 g氘吸收能量為：487 kJ×0.03 g/8 g="1.83" kJ。