《天然气的利用甲烷》

1、第一单元 化石燃料与有机化合物 第1课时 天然气的利用 甲烷 专题3 有机化合物的获得与应用 12021/3/13 千年的希望千年的希望“可燃冰可燃冰” 可燃冰是天然气（甲烷等）可燃冰是天然气（甲烷等） 的水合物的水合物, ,它易燃烧它易燃烧, ,外形似冰外形似冰, , 被称为被称为“可燃冰可燃冰”。“可燃冰可燃冰” 储量较大储量较大, ,可燃冰将成为最理想可燃冰将成为最理想 的替代能源。的替代能源。 22021/3/13 一、甲烷的存在一、甲烷的存在 甲烷是我们日常生活中接触到的最简单的有机物甲烷是我们日常生活中接触到的最简单的有机物,是动植是动植 物残体在隔绝空气情况下分解而产生的。物残体

2、在隔绝空气情况下分解而产生的。 瓦斯、天然气瓦斯、天然气及农村的及农村的沼气沼气池中的池中的主要成分都是甲烷主要成分都是甲烷。 32021/3/13 已知甲烷的密度在标准状况下是已知甲烷的密度在标准状况下是 0.717g/L,0.717g/L,含碳含碳75%75%, ,含氢含氢25%25%。利用这。利用这 些数据怎样确定甲烷的分子式些数据怎样确定甲烷的分子式? ? 有机物有机物 分子式分子式 分子中各原子物质的量比分子中各原子物质的量比 （各组成原子个数最简比）（各组成原子个数最简比） 摩尔质量摩尔质量 （相对分子质量（相对分子质量) ) 42021/3/13 22.4L/mol22.4L/m

3、ol0.717g/L=16g/mol0.717g/L=16g/mol 摩尔质量摩尔质量: : 16g16g75%75% 12g/mol12g/mol =1mol=1mol 16g16g25%25% 1g/mol1g/mol =4mol=4mol 1mol1mol该烃中该烃中C C的物质的量的物质的量: : 1mol1mol该烃中该烃中H H的物质的量的物质的量: : CHCH4 4 分子式分子式: : 解题过程解题过程 52021/3/13 分子式分子式 CHCH4 4 电子式电子式结构式结构式空间结构空间结构 球棍摸型球棍摸型比例模型比例模型 正四面体正四面体 C CH H H H H H

4、H H H H H C HH C H H H 二、甲烷的分子组成与结构二、甲烷的分子组成与结构 62021/3/13 三、甲烷的性质三、甲烷的性质: 1、物理性质、物理性质: 色色 味的味的 体体,密度比空气密度比空气 , 溶于水。溶于水。 无无气气无无小小 难难 向下排气法向下排气法 排水法排水法 收集收集 收集收集 0.717g/L(标准状况下标准状况下) 72021/3/13 2、化学性质、化学性质 现象现象: :明亮的淡蓝色火焰明亮的淡蓝色火焰, ,放出大量的热。放出大量的热。 （1 1）甲烷的燃烧）甲烷的燃烧 OHCOOCH222422 点燃 注意注意: :甲烷在点燃之前要验纯甲烷在

5、点燃之前要验纯, ,否则可能发生爆炸。否则可能发生爆炸。 CHCH4 4爆炸极限爆炸极限:5%:5%15.4%,15.4%, 瓦斯爆炸瓦斯爆炸 在煤矿矿井里要通风在煤矿矿井里要通风,严禁烟火严禁烟火! 你能设计一个实验验证你能设计一个实验验证CHCH4 4燃烧的产物是什么吗燃烧的产物是什么吗? ? ? ?动动脑动动脑: : 82021/3/13 甲烷燃烧的热化学方程式。 1 mol甲烷完全燃烧生成液态水时可以放出 890 kJ的热量,其燃烧的热化学方程式为 。 CH4(g)2O2(g) CO2(g)2H2O(l)H890 kJmol1 92021/3/13 甲烷通入甲烷通入酸性高锰酸钾酸性高锰

6、酸钾溶液溶液,溶液不褪溶液不褪 色色,说明甲烷在常温下性质如何说明甲烷在常温下性质如何? 观察与思考观察与思考 通常情况下通常情况下, ,甲烷稳定甲烷稳定, ,如与强如与强 酸、强碱和强氧化剂等一般不发生酸、强碱和强氧化剂等一般不发生 化学反应。化学反应。 高高 锰锰 酸酸 钾钾 溶溶 液液 （2 2）. .甲烷的稳定性甲烷的稳定性 102021/3/13 （3).3).甲烷的取代反应甲烷的取代反应 112021/3/13 实验操作 实验现象 黄绿色逐渐消失,最后变为无色;集气瓶内壁有 出现;集气瓶内 液面 。 实验结论 集气瓶内气体在光照条件下发生化学反应。 油滴 上升 122021/3/1

7、3 现象：现象： 说明：说明： 所以量筒内气体黄绿色褪去、有白雾，所以量筒内气体黄绿色褪去、有白雾， 水位不断上升、内壁有油状物质生成。水位不断上升、内壁有油状物质生成。 光照条件下，甲烷与氯气发生了反应光照条件下，甲烷与氯气发生了反应 反应机理反应机理: H H C Cl H H H C H H + Cl Cl 光光 + H Cl 132021/3/13 H H C Cl Cl H Cl C H H + Cl Cl 光光 + H Cl H Cl C Cl Cl Cl Cl C H H + Cl Cl 光光 + H Cl 取代反应:有机化合物分子中的某种(或 )被另一种(或)所取代的反应。 原

8、子 原子团 原子 原子团 142021/3/13 有机物分子里的某些有机物分子里的某些原子原子或或原子团原子团被其他被其他原子原子或或原子团原子团 所代替所代替的反应叫做的反应叫做取代反应取代反应 152021/3/13 CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl 光光 CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl 光光 CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl 光光 CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl 光光 一氯甲烷（无色气体）一氯甲烷（无色气体） 二氯甲烷（难溶于水的无色液体）二氯甲烷（难溶于水的无色液体） 三氯甲烷又叫氯仿三氯甲烷又叫氯仿 （有机溶剂）（有机溶剂）

9、四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂） 162021/3/13 取代反应取代反应置换反应置换反应 实例实例 定义定义 反应物反应物 生成物生成物 电子转电子转 移移 反应特反应特 点点 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 有机物分子里的某些原子或原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子团被其他原子或原子团所代 替的反应。替的反应。 一种单质跟一种化合物反一种单质跟一种化合物反 应应, ,生成另一种化合物和生成另一种化合物和 另一种单质的反应。另一种单质的反应。 一种化合物和一种单质或化一种化合物和一种单质或化 合物（反应物中至少有一种

10、合物（反应物中至少有一种 是有机物）是有机物） 一种单质和一种化合物一种单质和一种化合物 一般生成两种化合物一般生成两种化合物另一种化合物和另一种单质另一种化合物和另一种单质 不一定发生电子转移不一定发生电子转移, ,因此不因此不 一定是氧化还原反应一定是氧化还原反应 一定发生电子的转移一定发生电子的转移 很多反应是可逆反应很多反应是可逆反应, ,副反应副反应 较多较多, ,用用“” 连接连接 一般是不可逆反应一般是不可逆反应, ,用用 “=”连接连接 取代反应与置换反应的比较取代反应与置换反应的比较: : CH4+Cl2 CH3Cl+HCl 光光 172021/3/13 在隔绝空气的情况下在

11、隔绝空气的情况下, ,加热至加热至150015000 0C C, ,甲烷分解生成炭甲烷分解生成炭 黑和氢气。黑和氢气。 CH4C + 2H2 (4).(4).甲烷的分解反应甲烷的分解反应 182021/3/13 四甲烷的利用 (1)由甲烷可制得制冷剂氟利昂: (2)由甲烷可制得CH3OH: (3)甲烷高温下可分解,分解的化学方程式 为: 。 192021/3/13 乙烷乙烷 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 物物, ,如如: : 丙烷丙烷 丁烷丁烷 戊戊 烷烷 己烷己烷 以上分子结构有什么特点？以上分子结构有什么特点？ 观

12、察思考观察思考 1.1.均由碳、氢两种元素组成均由碳、氢两种元素组成 2.2.碳原子之间均以单键结合碳原子之间均以单键结合 202021/3/13 1烃 仅含 两种元素的有机化合物,又叫 。 2烷烃 (1)结构:碳原子都以相连,其余的价 键全部与结合,达到“”。 (2)通式:CnH2n2(n1)。 碳氢化合物 碳碳单键 氢原子 饱和 C、H 212021/3/13 (3)命名。 n10:依次称为、。 n11:直接根据碳原子数称为某烷,如C16H34称 为。 (4)性质:和甲烷相似。 可与O2发生燃烧反应,其化学方程式为: 。 可与Cl2在光照下发生反应。 甲 乙 丙 丁 十六烷 取代 2220

13、21/3/13 （5）同系物）同系物: 结构相似结构相似、分子组成上相差一个或若、分子组成上相差一个或若 干个干个CHCH2 2原子团的物质互相称为原子团的物质互相称为同系物同系物。 碳原子均饱和。碳原子均饱和。 链状链状 碳原子数不同碳原子数不同。 烷烃同系物烷烃同系物 结构相似：结构相似： 分子组成：分子组成： 比较甲烷与乙烷比较甲烷与乙烷,乙烷与丙烷乙烷与丙烷, 在分子组成上的差异在分子组成上的差异 思考思考 分析分析 碳原子数相邻的烷烃之间相碳原子数相邻的烷烃之间相 差差“CHCH2 2”原子团原子团 232021/3/13 6.6.有机物的表示方法有机物的表示方法结构简式结构简式 例

14、例:C:C6 6H H14 14 省略省略CH键键 把同一个把同一个C上的上的H合并合并 省略横线上省略横线上CC键键 CHCH3 3-CH-CH-CH-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH3 3 CHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3 或者或者:(CH:(CH3 3) )2 2CHCHCHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3 CHCH3 3 CHCH3 3 242021/3/13 252021/3/13 甲烷的存在甲烷的存在 甲烷的用途甲烷的用途 物理性质物理性质 甲烷的性质甲烷的性质 定义定义 燃烧燃烧 化学性质化学性质 稳定性稳定性 结构特点结构特点 取代

15、反应取代反应 有机物的表示方法有机物的表示方法 通式通式 甲烷分子组成与结构甲烷分子组成与结构 烷烃烷烃 分解反应分解反应 262021/3/13 ADAD 1.1.下列分子中呈正四面体结构的是下列分子中呈正四面体结构的是( )( ) A A甲烷甲烷 B B二氯甲烷二氯甲烷 C C三氯甲烷三氯甲烷 D D四氯化碳四氯化碳 272021/3/13 E E 2.2.物质的量相同的甲烷和氯气的混合气体物质的量相同的甲烷和氯气的混合气体, ,光照后生成光照后生成 物质的量最多的是物质的量最多的是 ( )( ) A A 一氯甲烷一氯甲烷 B B二氯甲烷二氯甲烷 C C三氯甲烷三氯甲烷 D D四氯化碳四氯化碳 E E氯化氢氯化氢 282021/3/1