教育专题：化石燃料与有机化合物

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化石燃料与有机化合物,天然气的利用 甲烷,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,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,”,。,千年的希望,“可燃冰”,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。,1.,分子式：,CH,4,电子式：,H,H,H,C,H,结构式：,C,H,H,H,H,+1,-4,甲烷的分子结构,（平面,?,）,2.,甲烷分子呈,正四面体,结构,键角：,109,28,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,),甲烷在自然界中的存在：,池沼的底部(沼气)，油田气和煤矿坑道(坑气、瓦斯)，天然气(一般含,CH,4,80,97,)。,甲烷的化学性质,1、可燃性,（氧化反应）,CH,4,+2O,2,CO,2,+2H,2,O,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,可能发生,爆炸。,2,、,有机反应方程式中用,“,”,不用,“”；,你能设计一个实验验证,CH,4,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,:,结论：甲烷与,KMnO,4,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,KMnO,4,溶液与溴水中，观察现象。,2、,稳定性,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。,产物用途：,H,2,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；,3,、甲烷的分解反应,CH,4,C,2H,2,高温,甲烷的高温分解反应方程式：,4,、取代反应,现象：,瓶壁上有,状,生成。,量筒内液面,。,油,液滴,甲烷与氯气反应：,上升,4,、,取代反应,定义：,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。,一氯甲烷,二氯甲烷,四氯甲烷,(,四氯化碳,),三氯甲烷,(,氯仿,),CH,3,Cl,Cl,2,CH,2,Cl,2,HCl,光照,CH,2,Cl,2,Cl,2,CHCl,3,HCl,光照,CHCl,3,Cl,2,CCl,4,HCl,光照,CH,4,Cl,2,CH,3,Cl,HCl,光照,常温下，一氯甲烷,(,CH,3,Cl),是气体，其它三种是液体，三氯甲烷,(,CHCl,3,),和四氯甲烷,(CCl,4,),是工业上重要的溶剂，四氯甲烷,(CCl,4,),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；,甲烷化学性质,总体：,一定条件下,燃烧反应,取代反应,受热分解,性质较稳定,四、甲烷的用途,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。,除了做气体燃料，还是一种化工原料,。,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。,从甲烷可以制得氯仿和氟利昂。,CHCl,3,+HF CHFCl,2,+HCl,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,戊烷,己烷,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,。,以上分子结构有什么特点？,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,(1),结构式：,乙烷：,H H,丙烷：,H H H,|,H,C,C,H,H,C,C,C,H,|,H H H H H,丁烷：,H H H H,异丁烷：,H,|,|,H,C,C,C,C,H H-C-H,|,H H,H H H H|,H,CCC,H,|,H H H,2,、烷烃的结构,(2),结构简式,：,例：,H H H H H,|,H C C C C CH,|,H HC H H H H,|,H,CH CHCHCHCH,CH,3,3,3,2,2,省略,CH,键,把同一,C,上的,H,合并,省略横线上,CC,键,CH CHCH CH CH,CH,3,3,3,2,2,或者：,CH CH,（,CH,）,CH CH CH,2,2,3,3,3,它们对应的结构简式：,CH,3,CH,3,CH,3,CH,2,CH,3,CH,3,CH,2,CH,2,CH,3,乙烷：,H H,丙烷：,H H H,|,H,C,C,H,H,C,C,C,H,|,H H H H H,丁烷：,H H H H,异丁烷：,H,|,|,H,C,C,C,C,H H-C-H,|,H H,H H H H|,H,CCC,H,|,H H H,CH,3,CHCH,3,CH,3,结构相似，在分子组成,相差,1个或若干个,“,CH,2,”,原子团,的有机物互称,同系物,比较甲烷与乙烷，乙烷与丙烷，,乙,烷与,丁烷，在分子组成上的差异。,3,、烷烃的通式,:,C,n,H,2n,+2,4,、烷烃的名称,碳原子数,1,2,3,4,5,分子式,CH,4,C,2,H,6,C,3,H,8,C,4,H,10,C,5,H,12,名称,甲,烷,乙,烷,丙,烷,丁,烷,戊,烷,碳原子数,6,7,8,9,10,分子式,C,6,H,14,C,7,H,16,C,8,H,18,C,9,H,20,C,10,H,22,名称,己,烷,庚,烷,辛,烷,壬,烷,癸,烷,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,3,、,在光照下，将等物质的量的,CH,4,和,Cl,2,充分反应，得到的产物物质的量最多的是（）,A,、,CH,3,Cl B,、,CH,2,Cl,2,C,、,CCl,4,D,、,HCl,D,2,、下列物质常温下呈气态的是（）,A,、,CH,3,Cl B,、,CH,2,Cl,2,C,、,CHCl,3,D,、,CCl,4,A,光,C,、,CH,4,+2O,2,CO,2,+2H,2,O,D,、,CHCl,3,+HF CHFCl,2,+HCl,B,、,Zn+H,2,SO,4,ZnSO,4,+H,2,4,、,下列反应不属于取代反应的是（）,A,、,CH,4,+Br,2,CH,3,Br+HBr,点燃,BC,随堂练习：,下列哪组是同系物？（）,A,、,CH,3,CH,2,CH,2,CH,3,CH,3,CHCH,3,CH,3,B,、,CH,3,CH,3,CH,3,CHCH,3,CH,3,5,、烷烃的性质,：,(1),物理性质,名称,结构简式,常温时的状态,熔点,/,沸点,/,相对,密度,水溶性,甲烷,CH,4,气,-182,-164,0.466,不溶,乙烷,CH,3,CH,3,气,-183.3,-88.6,0.572,不溶,丙烷,CH,3,CH,2,CH,3,气,-189.7,-42.1,0.585,不溶,丁烷,CH,3,(CH,2,),2,CH,3,气,-138.4,-0.5,0.5788,不溶,戊烷,CH,3,(CH,2,),3,CH,3,液,-130,36.1,0.6262,不溶,十七烷,CH,3,(CH,2,),15,CH,3,固,22,301.8,0.7780,不溶,规律,：,C,n,H,2n+2,(n1),状态：气,液固；熔沸点依次升高，,相对密度依次增大且小于,1,，均不溶于水。,(2),化学性质（与,CH,4,相似,）,氧化反应,均不能使,KM,n,O,4,褪色，不与强酸，强碱反应。,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。,【,例,1,】,某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，该烃的分子式可以是,(),A.C,3,H,8,B.C,4,H,10,C.C,5,H,12,D.C,6,H,14,【,解析,】:,烃的一氯代物只有一种，,H,原子分布必须完全对称。如：,CH,4,、,CH,3,-CH,3,、,C(CH,3,),4,、,C(CH,3,),2,C(CH,3,),2,等,C,【,解题回顾,】:,烃的一氯代物无同分异构体，逆推其烃具有高度的对称性。先写出一个,C,原子，以此,C,原子为中心，然后在其四个价键上分别添上,H,原子、,C,原子，再判断结构。,【,例,2,】,进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同产物的烷烃是（）,5,3,2,2,B,六、同系物：,结构相似、分子组成上相差一个或若干个,CH,2,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：,烃失去一个或几个氢原子后所剩余的原子团。用“,R”,表示。,甲烷 甲基 亚甲基,乙烷 乙基,烃基的特点：,呈电中性的原子团，含有未成键的单电子。,七、烃基,:,正丙基,异丙基,丙烷,甲基,CH,3,-,或,-CH,3,C,H,H,H,练习：写出乙基的结构简式,CH,3,CH,2,-,或,-CH,2,CH,3,或,C,2,H,5,-,或,-C,2,H,5,-CH,3,CH,2,随堂练习：,下列哪组是同系物？（）,A,、,CH,3,CH,2,CH,2,CH,3,CH,3,CHCH,3,CH,3,B,、,CH,3,CH,3,CH,3,CHCH,3,CH,3,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,O,2,、,O,3,结构相似，组成,上差一个或,n,个,CH,2,化合物,C,2,H,6,、,C,4,H,10,相同分子式，不,同结构的化合物,化合物,CH,3,(CH,2,),3,CH,3,、,C(CH,3,),4,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,、,H H 4,、,CH,3,CH,3,、,CH,3,CHCH,3,|,|,H,C,Cl,、,Cl,C,Cl CH,3,|,|,Cl H,5,、,CH,3,CH,（,CH,3,）,CH,2,CH,3,C,（,CH,3,）,4,1 2,5 4 3,练习：,2,、在烷烃的同系物中，没有同分异构体的有,（）,A.1,种,B.2,种,C.3,种,D.4,种,C,3,、已知丙烷的二氯代物有,4,种异构体，则其六,氯代物的异构体种类有 （）,A.2,种,B.3,种,C.4,种,D.5,种,C,4,、在光照下，将,CH,4,和,Cl,2,按质量比,16:71,混合在密闭容器中，充分反应后容器中有,_,种成分？其中取代产物有