《天然气的利用甲烷》2013-5-23公开课课件

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，外形似冰，它易燃烧，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，可燃冰将成为最理想储量较大，可燃冰将成为最理想的替代能源。的替代能源。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，是动甲烷是我们日常生活中接触到的最简单的有机物，是动植物残体在隔绝空气情况下分解而产生的。植物残体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

2、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。 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/L0.717g/L，含碳，含碳75%75%，含氢，含氢25%25%。利。利用这些数据怎样确定甲烷的分子式？用这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) ) 22.4L/mol22.4L/mol0.717g/L=16g/mol0.717g/L=16g/mol摩尔质量：摩尔质量：16g16g75%75%12g/mol

3、12g/mol=1mol=1mol16g16g25%25%1g/mol1g/mol=4mol=4mol1mol1mol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 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 HH HH HH HH HH C HH C HH H二、甲烷的分子组成与结构二、甲烷的分子组成与结构 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，密度比空气体，密度比空气

4、 ， 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)2、化学性质、化学性质现象：明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热。现象：明亮的淡蓝色火焰，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，否则可能发生爆炸。甲烷在点燃之前要验纯，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，严禁烟火！在煤矿矿井里要通风，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

5、？燃烧的产物是什么吗？ ？动动脑？动动脑: : 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甲烷通入甲烷通入酸性高锰酸钾酸性高锰酸钾溶液，溶液不溶液，溶液不褪色，说明甲烷在常温下性质如何？褪色，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，甲烷稳定，如与通常情况下，甲烷稳定，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。生化学反应。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（3).3).甲烷

6、的取代反应甲烷的取代反应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 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： HH C Cl H HH C H H+ Cl Cl光光+ H Cl HH C Cl Cl HCl C H H+ Cl Cl光光+ H Cl HCl C Cl Cl ClCl C H H+ C

7、l 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。原子原子团原子原子团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）（

8、有机溶剂）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）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，生成另一种化合物和应，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合物（反应物中至少有一种是有机物）是有机物）一种单质

9、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，因此不一定发生电子转移，因此不一定是氧化还原反应不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，副反很多反应是可逆反应，副反应较多，用应较多，用“” 连接连接一般是不可逆反应，用一般是不可逆反应，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光光在隔绝空气的情况下，加热至在隔绝空气的情况下，加热至150015000 0C C，甲烷分解生成，甲烷分解生成炭黑和氢气。炭黑和氢气。C

10、H4C + 2H2(4).(4).甲烷的分解反应甲烷的分解反应 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：。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，如：物，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 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

11、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 (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（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

12、：分子组成：比较甲烷与乙烷，乙烷与丙烷，比较甲烷与乙烷，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：例：C C6 6H H1414 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 3CHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3 或者或者:(CH:(CH3 3) )2 2CHCHCHCH2 2CHCH

13、2 2CHCH3 3CHCH3 3CHCH3 3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ADAD1.1.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E E2.2.物质的量相同的甲烷和氯气的混合气体，光照后生成物质的量相同的甲烷和氯气的混合气体，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3.3.甲烷