天然气的利用 甲烷

1、专题3 有机化合物的获得与应用,第一单元 化石燃料与有机化合物,天然气的利用 甲烷, 一般把含碳元素的化合物称为有机化合物，简称为有机物。,1. 什么叫有机物, CO、CO2、H2CO3及其盐、氢氰酸（HCN）及其盐、硫氰酸（HSCN）及其盐、SiC、CaC2等虽含有碳元素，但它们的组成、结构和性质都跟无机物更相似，因此，它们属于无机物。,有机物一定含碳元素，但含碳元素不一定是有机物。,有机物简介,2. 有机物的组成元素,有机物简介,碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等,主要元素,其他元素,3. 有机物的特点,碳原子可与其他原子形成4个共价键，碳原子间也可相互成键,碳碳之间可形成单键，也可形成双键或

2、三键；,碳碳之间可形成长长的碳链，也可形成碳环。,所以有机化合物种类繁多，多达2000多万种,（1）有机物的结构特点,3. 有机物的特点,（2）物理性质：熔沸点低，易挥发；一般难溶于水，易溶于有机溶剂；,（3）有机物一般具有可燃性,（4）有机物发生的反应比较复杂，通常有副反应发生，故书写有机反应时用“ ”，而不用“ = ”,有机物简介,可燃冰,西气东输,矿难,一、甲烷的存在,天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气(瓦斯)的主要成分是甲烷。,二、甲烷的分子组成和结构,已知在标准状况下甲烷的密度是0.717 g/L ，含碳75%，含氢25%。请同学们利用这些数据推出甲烷分子中碳、氢原子数之比和分子式。,

3、22.4L/mol0.717g/L=16g/mol,摩尔质量：,1mol该烃中C的物质的量式:,1mol该烃中H的物质的量:,甲烷的分子式：CH4,电子式,球棍模型,比例模型,CH4,分子式（化学式）,二、甲烷的分子组成和结构,结构式,二、甲烷的分子组成和结构,二、甲烷的分子组成和结构,1、甲烷分子式：CH4,2、甲烷的结构：正四面体,甲烷分子是以碳原子为中心， 四个氢原子为顶点的正四面体。其中CH键的键长和键角（109度28分）相同。,结构稳定,性质？,通常状况下，甲烷比较稳定，与 等强氧化剂不反应，与 、 也不反应。但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。,三、甲烷的性质,1、物理性质,甲

4、烷是一种无色、无味的气体，密度比水小（标况：0.717g/L），难溶于水。,2、化学性质,KMnO4,强酸,强碱,思考：甲烷燃烧的现象； 如何检验甲烷的燃烧产物；,三、甲烷的性质,2、化学性质,（1）可燃性,纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色,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振荡，石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成。,视频1,视频2,（氧化反应）,甲烷点燃前要验纯,三、甲烷的性质,2、化学性质,（2）取代反应,教材P60【观察与思考】,实验现象,a.气体颜色 ； b.试管内壁有 出现； c.试管内液面逐

5、渐 。,变浅,上升,油状液滴,(一氯甲烷，气态),（二氯甲烷，油状液体）,（三氯甲烷，又名氯仿，油状液体，曾用作麻醉剂，制氟利昂）,（四氯甲烷，又叫四氯化碳，油状液体，常作溶剂、灭火剂）,三、甲烷的性质,2、化学性质：取代反应,甲烷发生取代反应的注意问题,1、反应条件光照(室温下在暗处不发生反应)。 2、反应物质纯卤素单质，例如甲烷与氯水、溴水不反应，与氯气、溴蒸气在光照条件下发生取代反应。 3、甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲烷的卤代物并非一种，而是4种卤代物的混合物。,甲烷与氯气反应最多可能有几种产物？,五种 四种是有机物：一氯甲烷，二氯甲烷，三氯甲烷（氯仿），四氯甲烷（四氯化碳）

6、； 一种无机物：HCl （最多）,思考:,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,产物用途：H2是合成氨及合成汽油等工业的原料。C是橡胶工业的原料，可以用于制造颜料、油墨、油漆等。,甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解,三、甲烷的性质,（3）分解反应,2、化学性质,四、甲烷的利用 （1）气体燃料 (2)可制得制冷剂氟利昂（CHFCl2） 可制得甲醇（

7、CH3OH） CH4+O2 CO+H2 CH3OH CHCl3+HFCHFCl2+HCl (3)可制得甲醇（CH3OH） CH4+O2 CO+H2 CH3OH (4)甲烷在隔绝空气并加热到15000C的条件下分解 CH4 C+ 2H2,高温,知识线,小 结,方法线,甲烷,乙烷,丙烷,丁烷,观察思考：以上分子结构有什么特点？,1、均由碳、氢两种元素组成 2、碳原子之间均以单键结合,四、烃、烷烃、同系物,仅含碳和氢两种元素的有机物称为烃,1、烃,2、烷烃,在烃分子中，碳原子之间都以碳碳单键相连，碳原子的其余价键全部跟氢原子结合，使每个碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的烃叫饱和烃，也叫烷烃。,简单

8、烷烃的命名习惯命名法 (1)n10时，从一到十依次用 表示为“某烷”，如C8H18命名为 。 (2)n10时，直接根据碳原子数称为“某烷”，如C18H38命名为 。,四、烃、烷烃、同系物,2、烷烃,烷烃的通式：CnH2n+2（n1）,甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸,辛烷,十八烷,3、同系物,四、烃、烷烃、同系物,结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。,烷烃的结构相似是指：,通式_；通式是什么? 是_一类物质：碳、碳以单键形成链状； 化学式量相差14n； 化学性质相似。,相同,同,结构式和结构简式,CH3CH3,CH3CH2CH3,CH3CH2CH2CH3

9、,CH3CH(CH3 )CH3,1. 光照下，将等物质的量的甲烷、氯气充分反应，得到的产物最多的是（ ） A.CH3ClB.CH2Cl2 C.CCl4 D.HCl,2.关于(商品名称为氟利昂-12)的叙述正确的是（ ） A只有两种同分异构体 B是平面型分子 C只有一种结构 D有四种同分构体,练习：,D,C,乙烷,丁烷,丙烷,戊 烷,己烷,分子结构有什么共同特点？,二、烃, 特点：,碳碳单键、链状、C原子剩余价键全部和氢结合,1.烷烃,在烃类化合物中，碳原子之间以单键结合成链状，剩余的价键全部跟氢原子相结合的烃这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。,只含碳氢元素的化合物。,乙烷,丙烷,丁烷,戊 烷,己烷

10、,名称 球棍模型 分子式 结构式 结构简式,C2H6,C3H8,C4H10,C5H12,C6H14,CnH2n+2（n1）,通式：,二、烃, 特点：,碳碳单键、链状、C原子剩余价键全部和氢结合,1.烷烃,CnH2n+2（n1）,通式：,名称:,碳原子数1-10的烷烃甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷. 碳原子数大于10的，有几个碳原子就叫几烷。 如十八烷：,C18H38,乙烷,丙烷,丁烷,戊 烷,己烷,名称 球棍模型 分子式 结构式 结构简式,C2H6,C3H8,C4H10,C5H12,C6H14,略,或CH3-CH3,或CH3-CH2-CH3,CH3CH2CH2CH3

11、,略,CnH2n+2（n1）,通式：,2.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。,烷烃具有相似的化学性质，请书写下列反应的化学方程式。,练一练：,1.烷烃通式的燃烧反应；,2.丙烷的一溴代反应。,同分异构体,B,课堂练习：,2. 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 (5) CH3CH（CH3）CH2CH3 、 C（CH3）4,1,2,3,4,5,3. 已知某烷烃的相对分子质量为30。 (1)该烷烃的分子式为_； (2)该烷烃在光照时与Cl2反应生成一氯代物的化学方程式为_， 属于_反应。,4. 有两种气态烷烃的混合物，在标准状况下其密度为1.16g/L，则关于此混合物组成的说法正确的是（ ） A一定有甲烷 B一定有乙烷 C可能是甲烷和戊烷的混合物 D可能是乙烷和丙烷的混合物,C2H6,取代,A,千