第一单元第1课时天然气的利用甲烷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11.1.使学生了解甲烷的存在、物理性质、用途使学生了解甲烷的存在、物理性质、用途,使学生掌使学生掌握甲烷分子的化学式、电子式、结构式、空间构型握甲烷分子的化学式、电子式、结构式、空间构型。2.2.使学生掌握甲烷的化学性质（通常使学生掌握甲烷的化学性质（通常情况下情况下稳定、取稳定、取代反应、氧化反应、高温分解）。代反应、氧化反应、高温分解）。3.3.使学生理解取代反应的概念使学生理解取代反应的概念,以及初步了解烷烃的相以及初步了解烷烃的相关知识关知识。2千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，它易燃烧，外形似冰，的水合物，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。34 西气东输是我国目前一项巨大工程西气东输是我国目前一项巨大工程,输送的气体就输送的气体就是天然气是天然气,天然气的主要成份是甲烷天然气的主要成份是甲烷,目前目前,农村普遍使用的农村普遍使用的沼气的主要成分也是甲烷沼气的主要成分也是甲烷,而且而且,科学家从海底发现了一种科学家从海底发现了一种新能源新能源“可燃冰可燃冰”,实际上是甲烷的水合物。据估计实际上是甲烷的水合物。据估计,可可燃冰的贮存量能提供人类社会燃冰的贮存量能提供人类社会10001000年的能源使用。所以年的能源使用。所以,为为了合理开发并利用这些能源了合理开发并利用这些能源,我们今天要来研究天然气的利我们今天要来研究天然气的利用以及它的主要成分甲烷的性质。用以及它的主要成分甲烷的性质。5甲烷的存在甲烷的存在 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、天然气及农村的沼气池中的主要成分都是甲烷。瓦斯、天然气及农村的沼气池中的主要成分都是甲烷。6 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%。利用这些数据怎样确定甲烷的分子式？。利用这些数据怎样确定甲烷的分子式？22.4L/mol0.717g/L=16g/mol22.4L/mol0.717g/L=16g/mol摩尔质量：摩尔质量：16g16g75%75%12g/mol12g/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 甲烷的分子组成与结构甲烷的分子组成与结构 7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 H8实践活动准备：实践活动准备：取橡胶泥揉成球形代表碳原子，红色火取橡胶泥揉成球形代表碳原子，红色火柴头代表氢原子，火柴梗代表碳原子与柴头代表氢原子，火柴梗代表碳原子与氢原子间的共价键氢原子间的共价键。（黑色火柴头代表氯（黑色火柴头代表氯原子）原子）活动探究活动探究科学信息科学信息:1 1、4 4个个CHCH键长度、强度相同键长度、强度相同2 2、H H与与C C间的夹角相等间的夹角相等 3、CHCH2 2ClCl2 2 只有一种结构只有一种结构(用用2 2个氯原子代替个氯原子代替2 2个氢原子个氢原子)交流交流 讨论讨论9甲烷的性质甲烷的性质物理性质：物理性质：甲烷是无色、无味的气体，甲烷是无色、无味的气体，密度是密度是0.717g/L0.717g/L（标准状（标准状况），极难溶于水。况），极难溶于水。排水法排水法向下排空气法向下排空气法10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%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:用一只冷而且干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁有水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。二氧化碳生成。用途：做气体燃料用途：做气体燃料11甲烷通入酸性高锰酸钾溶液，溶液不甲烷通入酸性高锰酸钾溶液，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123.3.甲烷的取代反应甲烷的取代反应现象：量筒内黄绿色褪去，瓶壁上有油状液体，水面现象：量筒内黄绿色褪去，瓶壁上有油状液体，水面上升。上升。13 有机化合物分子中的某种原子（或原子团有机化合物分子中的某种原子（或原子团)被另一种原子被另一种原子(或原子团或原子团)所取代的反应所取代的反应,叫做叫做取代反应取代反应14一氯甲烷一氯甲烷:无色气体无色气体二氯甲烷：难溶于水、密度比水大的无色液体二氯甲烷：难溶于水、密度比水大的无色液体三氯甲烷：又叫氯仿无色不溶于水、密度比水大的三氯甲烷：又叫氯仿无色不溶于水、密度比水大的 液体，常用作有机溶剂液体，常用作有机溶剂四氯甲烷：又叫四氯化碳无色不溶于水、密度比水大的四氯甲烷：又叫四氯化碳无色不溶于水、密度比水大的液体，常用作有机溶剂、灭火剂液体，常用作有机溶剂、灭火剂CHCH4 4+Cl+Cl2 2 CH CH3 3Cl+HClCl+HCl光光CHCH3 3Cl+ClCl+Cl2 2 CH CH2 2ClCl2 2+HCl+HCl光光CHCH2 2ClCl2 2+Cl+Cl2 2 CHCl CHCl3 3+HCl+HCl光光CHClCHCl3 3+Cl+Cl2 2 CCl CCl4 4+HCl+HCl光光15Zn+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16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。CH4C+2H24.4.甲烷的分解反应甲烷的分解反应17甲烷的用途甲烷的用途4.4.甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳和氢气甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳和氢气的混合物，用它们可以合成甲醇。的混合物，用它们可以合成甲醇。1.1.作气体燃料作气体燃料西气东输。西气东输。2.2.甲烷热分解的产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可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。用于制造颜料、油墨和油漆等。3.3.甲烷可以制得氯仿和氟利昂。甲烷可以制得氯仿和氟利昂。CHClCHCl3 3+HF CHFCl+HF CHFCl2 2+HCl+HCl18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物，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：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19C烃烃tngH烃：烃：碳碳氢氢仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃也称为烃tanqing20烷烃烷烃 在烃的分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成在烃的分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，使每个碳链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和饱和”。这样的烃。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。叫做饱和烃，又叫烷烃。2.2.结构特点结构特点饱和（碳周围有四个原子）饱和（碳周围有四个原子）1.1.定义定义所有碳原子不在一条直线上所有碳原子不在一条直线上,是锯齿形的是锯齿形的链烃（不是环状）链烃（不是环状）213.3.烷烃的通式烷烃的通式CnH2n+2(n1)同系物：同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个结构相似，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。原子团的物质互称为同系物。烷烃的结构相似是指：烷烃的结构相似是指：通式通式_；是是_一类物质一类物质:碳、碳以单键形成链状；碳、碳以单键形成链状；化学式量相差化学式量相差14n14n；化学性质相似。化学性质相似。相同相同同同22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 2CHCH2 2CHCH3 3CHCH3 3CHCH3 323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24ADAD1.1.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25E 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263.3.甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是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，理由是正方形的平面结构，理由是（）B BA.CHA.CH3 3ClCl只存在一种结构只存在一种结构B.CHB.CH2 2ClCl2 2只存在一种结构只存在一种结构C.CHClC.CHCl3 3只存在一种结构只存在一种结构D.CClD.CCl4 4中四个价键的键角和键长都相等中四个价键的键角和键长都相等27