天然气的利用甲烷教学

关于天然气的利用甲烷教学第1页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三化石燃料：煤石油天然气:有机物和无机物组成的复杂混合物，含C(主)，H和O(次)，S、P、N(少):组成元素主要为C、H，含少量S、O、N等元素；组成物质主要是各种液态碳氢化合物:主要为甲烷

是最简单的有机化合物第2页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三科学视野：我国的石油与天然气资源阅读教材（1）我国的石油资源；（2）我国的原油需求；（3）“西气东输”就是将新疆等中西部地区的天然气，通过管道东输到长江三角洲，最终到达上海的一项巨大工程。天然气是高效、低耗、污染小的清洁能源。它还是一种重要的化工原料。（4）“可燃冰”。第3页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三第4页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三第5页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三

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。千年希望——可燃冰第6页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三可燃冰的分布第7页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三第8页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三1、已知甲烷的密度在标准状况下是0.717g/L

，含碳75%，含氢25%。请同学们利用这些数据推出甲烷中的碳、氢元素的质量比、原子数比和分子式。2、甲烷分子的电子式，说明它的分子结构特点。第9页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三

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？有机物分子式

分子中各原子物质的量（各组成原子个数）

摩尔质量（相对分子质量)分子式：CH4+1-4第10页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三1.分子式：CH4电子式：HHHCH结构式：CHHHH+1-4一、甲烷的分子结构空间结构：正四面体第11页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三第12页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三甲烷分子呈正四面体结构甲烷分子不是平面四边形结构键角：109°28′与金刚石的结构相同但由于有机物的立体结构式书写起来比较费事，为方便起见，一般采用平面的结构式。（立体）课堂练习第13页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三二、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)第14页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三3、甲烷完全燃烧的生成物是什么？写出甲烷燃烧的热化学方程式。CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）；△H=-889.6kJ/mol第15页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三三、甲烷的化学性质1、可燃性CH4爆炸极限：5%~15.4%CH4+2O2CO2+2H2O点燃因其含碳量低，其火焰为淡蓝色火焰。注意：1、点燃甲烷前必须验纯，否则会爆炸。

(思考：什么时候甲烷会爆炸最强烈?)2、有机反应方程式中用“→”不用“＝”；第16页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三

你能设计一个实验验证CH4燃烧的产物是什么吗？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。请讨论:第17页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三探究质疑

1.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。

2.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。第18页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三通常情况下，甲烷比较稳定。结论：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。甲烷的稳定性与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应2、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。第19页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三3、取代反应第20页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三现象：瓶壁上有

状

生成。量筒内液面

。

甲烷与氯气反应：油

液滴

上升

3、取代反应第21页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三返回取代反应：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。第22页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三

常温下，一氯甲烷(CH3Cl)是气体，其它三种是液体，三氯甲烷(CHCl3)和四氯甲烷(CCl4)是工业上重要的溶剂，四氯甲烷(CCl4)还是一种效率较高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水。注意：(1)甲烷与氯气反应可能有五种产物，其中有两种气体产物；(3)多数有机物都难溶于水，易溶于有机溶剂。(2)有机反应很复杂，产物较多；第23页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三取代反应置换反应适用于有机反应适用于无机反应反应物、生成物中不一定有单质反应物、生成物中一定有单质逐步取代，很多反应是可逆的反应一般是单向进行

反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响较大

在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属的活动顺序取代反应与置换反应的区别：第24页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三四、甲烷的用途④甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳、氢气的混合物，用它们可以合成甲醇。①除了做气体燃料，还是一种化工原料。②甲烷热分解的产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造颜料、油墨和油漆等。③从甲烷可以制得氯仿和氟利昂。CHCl3+HFCHFCl2+HCl第25页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三稳定性：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：正四面体小结第26页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三1、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是（）A、甲烷是一种黄绿色气体B、甲烷是一种有臭味的气体C、收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的密度与空气的密度相近。D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水D学以致用第27页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三3、在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到的产物物质的量最多的是（）

A、CH3ClB、CH2Cl2

C、CCl4D、HClD2、下列物质常温下呈气态的是（）A、CH3ClB、CH2Cl2

C、CHCl3D、CCl4A学以致用第28页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三

光C、CH4+2O2CO2+2H2OD、CHCl3+HFCHFCl2+HClB、Zn+H2SO4ZnSO4+H24、下列反应不属于取代反应的是（）A、CH4+Br2

CH3Br+HBr

点燃BC学以致用第29页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三烃又叫碳氢化合物只含有碳、氢两种元素的有机物+=烃tīngq火气àn烃字的由来：第30页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三下列物质属于烃的是：A．H2SB．C2H2

C．CH3ClD．C2H5OHE．CH4

F．H2G．金刚石H．CH3COOHI．CO2

J．C2H4BEJ第31页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三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物，如：丙烷丁烷第32页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三戊烷己烷

每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。以上分子结构有什么特点？观察思考第33页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三庚烷辛烷

每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。第34页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三五、烷烃

碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”的一系列化合物。

结构特点：碳碳单键、链状、C原子剩余价键全部和氢结合1.烷烃的概念第35页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三(1)结构式：乙烷：HH丙烷：HHH|||||

H－C－C－H

H－C－C－C－H|||||HHHHH

丁烷：HHHH异丁烷：H||||

|H－C－C－C－C－HH--C--H||||

HHHHHH||H－C——C——C－H|||HHH2、烷烃的结构第36页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三(2)结构简式：例：HHHHH|||||H—C—C—C—C—C—H|||||HH—C—HHHH|

H

CH—CH—CH—CH—CHCH33322

省略C—H键把同一C上的H合并省略横线上C—C键

CH3CHCH2CH2CH3CH3或者：CH3CH（CH3

）CH2CH2CH3第37页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三它们对应的结构简式：[CH3CH3][CH3CH2CH3][CH3CH2CH2CH3]乙烷：HH丙烷：HHH|||||

H－C－C－H

H－C－C－C－H|||||HHHHH

丁烷：HHHH异丁烷：H||||

|H－C－C－C－C－HH--C--H||||

HHHHHH||H－C——C——C－H|||HHH[CH3CHCH3]CH3第38页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三3、烷烃的名称碳原子数12345分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12名称甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷碳原子数678910分子式C6H14C7H16C8H18C9H20C10H22名称己烷庚烷辛烷壬烷癸烷第39页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三4、烷烃的通式:CnH2n+2（n≥1）第40页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三烷烃化学性质（与CH4相似）①氧化反应均不能使KMnO4褪色，不与强酸，强碱反应。

②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。第41页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三思考：

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。第42页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三六、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。烷烃同系物结构相似：分子组成：｛比较甲烷与乙烷，乙烷与丙烷，丙烷与丁烷，在分子组成上的差异思考分析碳原子数相邻的烷烃之间相差“CH2”原子团第43页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三随堂练习B下列哪组是同系物（）A、CH3CH2CH2CH3

CH3CHCH3CH3B、CH3CH3CH3CHCH3CH3

另一组是什么关系？第44页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三同位素、同素异形体、同系物、同分异构体四概念的比较概念内涵比较对象实例同位素同素异形体同系物同分异构体质子数等，中子数不等，原子之间原子氕、氚同一元素形成的不同单质单质O2、O3结构相似，组成上差一个或n个CH2化合物C2H6、C4H10相同分子式，不同结构的化合物化合物CH3(CH2)3CH3、C(CH3)4第45页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三练习：

1、下列五组物质中___互为同位素，___是同素异形体，___是同分异构体，___是同系物，___是同一物质。1、2、白磷、红磷3、HH4、CH3CH3、CH3CHCH3

||

|

H－C－Cl、Cl－C－ClCH3

|

|

ClH5、CH3CH（CH3）CH2CH3

C（CH3）4

12543第46页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三七、同分异构体（1）碳链异构问题1：甲烷、乙烷、丙烷有同分异构体？问题2：丁烷有几种同分异构体？问题3：戊烷、己烷的同分异构体如何书写？第47页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三练习1、下列哪些物质是属于同一物质？CCCC－－－(A)(D)(H)(G)(F)(E)(C)(B)∣CCCC－－∣CCCC－－∣CCCC－－∣CCCC－－∣CCCC－∣∣CCCC－∣C∣CCC－∣(E)(B)(F)(A)(C)(G)(D)(H)第48页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三1、烃基

烃分子失去一个________原子所剩余的原子团叫做烃基，烃基一般用“—R”来表示。若烷烃失去一个氢原子所剩余的原子团叫做烷基，烷基的通式为

如“—CH3”叫________基，“—CH2CH3”叫__________基。CH3CH2CH3

分子失去一个氢原子后剩余的原子团的结构简式为

称为__

基

称为

基。氢甲乙—CnH2n+1—CH(CH3)2练习：请写出下列烃基的电子式：

1.甲基

。

2.乙基

。二．烷烃的同分异构体的书写正丙异丙—CH2CH2CH3第49页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三同分异构体的书写——减链法：主链由长到短；支链由整到散；位置由心到边；排布由对到邻再到间。一边走，不到端，甲基不连端点，乙基不连端点的邻位第50页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三附表：烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数碳原子数12345678910同分异体数1112359183575第51页，讲稿共61页，2023年5月2日，星期三

1.习惯命名法 烷烃可以根据分子里所含________原子的数目来命名称为“某烷”，碳原子数在十以下的，用甲、乙、_____、_____、______、______、______、______、______、______来表示；碳原子数在十以上的，用________来表示。例如：C5H12

，叫________烷，C17H36

叫________烷。并且可用“正”、“异”、“新”来区别同分异构体，这种命名法适用于简单烷烃。例如：CH3CH2CH2CH2CH3

称作________，称作__________，称作__________。碳丙丁戊己庚辛壬癸数字戊十七正戊烷异戊