[理化生]苏教版专题三第一单元化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷 下学期

第一单元 化石燃料与有机化合物,有机化合物（有机物）,1、有机物:,含有碳元素的化合物为有机物。,但CO、CO2、碳酸、碳酸盐、金属碳化物、CN-、SCN-等看作无机物。,2、组成元素：,碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等,3、烃：,仅含碳和氢两种元素的有机化合物称 为碳氢化合物，又称为烃。,4.有机物种类繁多，其主要原因是：,1、碳原子含有4个价电子，可以跟其它原子形 成4个共价键；2、碳原子与碳原子之间可以形成单键、双键、三键3、碳原子相互之间可以形成碳链，也可以形成碳环4、存在大量的同分异构体,1、碳原子含有4个价电子，可以跟其它原子形成4个共价键；,2、碳原子易跟多种原子形成共价键；碳原子间易形成单键、双键、叁键、碳链、碳环等多种复杂的结构单元。,有机物中碳原子的成键特点：,5、有机物的主要性质特点,甲 烷,千年的希望“可燃冰” 可燃冰是天然气（甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”储量较大，可燃冰将成为最理想替代能源.,天然气的利用、甲烷,可燃冰的分布,一、甲烷的物理性质：,色 味的 体，密度比空气 ， 溶于水。,无,气,无,小,难,向下排气法,排水法,收集,收集,0.717g/L(标准状况下),甲烷在自然界中的存在：池沼的底部(沼气)，油田气和煤矿坑道(坑气、瓦斯)，天然气(一般含CH4 8097)。,二、甲烷的存在:,天然气、沼气、坑道气、油田气。,已知甲烷的密度在标准状况下是0.717g/L，含碳75%，含氢25%。利用这些数据怎样确定甲烷的分子式？,分子中各原子物质的量比 （各组成原子个数最简比）,摩尔质量 （相对分子质量),三、甲烷的分子组成与结构,CH4中CH键比较牢固，键能较大，性质稳定,球棍模型,比例模型,甲烷的分子结构模型,课堂练习,甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是（ ）,CH3Cl只存在一种结构,CH2Cl2只存在一种结构,CHCl3只存在一种结构,CCl4中四个价键的键角和键长都相等,推测CH4化学性质：,四、甲烷的化学性质,CH4爆炸极限：5%15.4%,瓦斯爆炸,因此在煤矿矿井里要采取通风，严禁烟火等安全措施。,有机反应方程式中用“”不用“”,注意:,四、甲烷的化学性质,热化学方程式书写：,用一只冷而且干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁有水珠出现，证明有水生成。把烧杯迅速倒转过来，立即向杯内注入少量澄清石灰水震荡，石灰水变混浊，证明有二氧化碳生成。,（2）甲烷与KMnO4溶液不发生反应，也不与溴水发生反应,把甲烷气体分别通入酸性KMnO4溶液与溴水中，观察现象。甲烷的稳定性,通常情况下，甲烷稳定。一般不与强酸、强碱和强氧化剂等发生化学反应。,四、甲烷的化学性质,2. 甲烷与氯气的反应,反应机理：,反应机理：,有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应,叫取代反应.,一氯甲烷（无色气体）,二氯甲烷（难溶于水的无色液体）,三氯甲烷又叫氯仿 （有机溶剂）,四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）,1、CH4与Cl2反应后产物有几种？哪些是有机物？哪 种产物最多？,思考：,2、设计实验证明CH4与Cl2反应的反应是取代反应,五种；一氯甲烷,二氯甲烷,三氯甲烷(氯仿), 四氯化碳等4种都是有机物; HCl 最多,2、1摩尔甲烷在光照的情况下最多可以与几摩尔氯气发生取代反应？,4mol,3、若要制得等物质的量的4种卤代产物，需氯气多少摩尔？,2.5mol,4、在光照条件下，将等体积的甲烷和氯气混合，得到的产物中物质的量最多的是( )A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4D、HCl,D,取代反应与置换反应的比较：,3. 隔绝空气加热,合成氨、汽油的原料,橡胶工业的原料,可以用于制造颜料、油墨、油漆等,甲烷在隔绝空气加热时很难分解，大约在1000时能分解成炭黑和氢气。,五、甲烷的利用（P60）,1、制造制冷剂氟利昂2、氧化制备甲醇3、裂解制造炭黑,稳定性：甲烷不能使溴水或 酸性高锰酸钾褪色,物理性质,化学性质,氧化反应,分解反应,取代反应,决 定,反应,无色无味的气体，极难溶于水，密度比空气小。,甲烷的结构：正四面体,小结,1、在下述条件下，能发生化学反应的是 A.甲烷与氧气混合置于光照下 B.甲烷在隔绝空气的条件下加强热 C.甲烷与溴蒸气混合置于光照下 D.将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中,课堂练习,2. 在空气中燃烧时火焰呈蓝色的物质除甲烷还有哪些？ 还有氢气、硫、酒精、一氧化碳、硫化氢等。 3. 甲烷燃烧时，若氧气不充分，可能生成哪些产物？ 除了生成水之外，还可能生成炭黑、CO，其造成的危害主要是炭黑会导致管道堵塞、气流不畅，严重时可能引起爆炸，生成的CO会导致人中毒。,4. 家用燃气灶若原来烧液化石油气（主要成分为C3H8）,现要改烧天然气，应如何改造？,改造的方法是增大燃气进气量或减小空气气量。,（二）烷 烃,从石油炼制的产品中可以获得一系列和甲烷结构相似的化合物，如：乙烷 CH3CH3， 丙烷 CH3CH2CH3丁烷CH3CH2CH2CH3等，,在这些分子中碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均与氢原子结合,达到“饱和”，这一系列化合物称为烷烃。,碳原子都以碳碳单键相连,其余的价键均与氢原子结合,达到饱和的一系列化合物.,通过碳原子数相邻的烷烃之间相差“CH2”原子团，得出烷烃的通式：,结构特点：,碳碳单键相连、链状、碳原子剩余价键全部和氢结合。,1.烷烃的定义,CnH2n+2(n1),2.物理性质,3.化学性质（与CH4相似）,氧化反应,均不能使KMnO4褪色，不与强酸，强碱反应。,取代反应其它烷烃与甲烷一样，一定条件下能发生取代反应。因为可以被取代的氢原子多，所以发生取代反应，其它烷烃比甲烷复杂。 例如：,会产生9种产物。,4、烷烃的习惯命名法,原则：分子内碳原子数后加一个“烷”字， 就是简单烷烃的名称，碳原子的表示方法：,碳原子在110之间，用“天干”； 10以上的则以汉字“十一、十二、十三”表示。例：,CH4 C2H6 C5H12 C9H20 甲烷 乙烷 戊烷 壬烷 C12H26 C20H42 十二烷 二十烷,、定主链，称“某烷”。,选定分子里最长的碳链为主链，并按主链上碳原子的数目称为“某烷”。,己烷,5,5,6,4.烷烃的命名法,5,1,2,3,4,、编号，定支链所在的位置。,把主链里离支链最近的一端作为起点，用1、2、3等数字给主链的各碳原子依次编号定位，以确定支链所在的位置。,己烷,6,1,、把支链作为取代基，把取代基的名称写在烷烃名称的前面，在取代基的前面用阿拉伯数字注明它在烷烃主链上的位置，并在数字与取代基名称之间用一短线“”隔开。,己烷,甲基,2,、当主链上有相同的取代基，则合并取代基，用二、三、四（中文数字）等数字表示，写在取代基前面；表示取代基位置的阿拉伯数字要用“，”隔开；如果主链上有几个不同的取代基，就把简单（碳原子少的）的写在前，复杂（碳原子多的）的写在后。,1,2,3,4,丁烷,二甲基,2,3,主链,取代基名称,取代基数目（中文数字）,取代基位置（阿拉伯数字）,用系统命名法命名,烷烃系统命名法命名步骤,选主链，称某烷;编号码，定支链；取代基，写在前，注位置，连短线；不同基，简在前，相同基，要合并.,有机物的系统命名遵守原则,1、最长原则,2、最近原则,3、最小原则,4、最简原则,最长原则：主链最长,最近原则：起点离支链最近,最小原则：支链（取代基）所在位置的数值之和要最小。,最简原则：当有两条相同碳原子的主链时，选支链最简单的一条为主链。,2，5二甲基3乙基己烷,练习：,2，2二甲基4乙基己烷,2，5二甲基3乙基己烷,5、同系物：,结构相似、分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物。,碳原子均饱和。 链状。碳原子数不同。,【讨论】,1、同系物之间是否具有相同的分子式？2、你是如何理解概念中“结构相似”的含义？3、请同学们应用数学归纳法推倒出烷烃的分子式通式？4、同系物之间的结构相似，那么你来推断一下烷烃之间化学性质如何,一、同分异构现象,二、同分异构体,化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现