《天然氣的利用甲烷》2013-5-23公開課課件

1、第一單元 化石燃料與有機化合物第1課時 天然氣的利用 甲烷專題3 有機化合物的獲得與應用千年的希望千年的希望“可燃冰可燃冰” 可燃冰是天然氣（甲烷等）可燃冰是天然氣（甲烷等）的水合物的水合物，它易燃燒，外形似冰，它易燃燒，外形似冰，被稱為被稱為“可燃冰可燃冰”?！翱扇急扇急眱α枯^大，可燃冰將成為最理想儲量較大，可燃冰將成為最理想的替代能源。的替代能源。一、甲烷的存在一、甲烷的存在 甲烷是我們日常生活中接觸到的最簡單的有機物，是動甲烷是我們日常生活中接觸到的最簡單的有機物，是動植物殘體在隔絕空氣情況下分解而產(chǎn)生的。植物殘體在隔絕空氣情況下分解而產(chǎn)生的。 瓦斯、天然氣瓦斯、天然氣及農(nóng)村的及農(nóng)村

2、的沼氣沼氣池中的池中的主要成分都是甲烷主要成分都是甲烷。 已知甲烷的密度在標準狀況下是已知甲烷的密度在標準狀況下是0.717g/L0.717g/L，含碳，含碳75%75%，含氫，含氫25%25%。利。利用這些數(shù)據(jù)怎樣確定甲烷的分子式？用這些數(shù)據(jù)怎樣確定甲烷的分子式？有機物有機物分子式分子式 分子中各原子物質的量比分子中各原子物質的量比 （各組成原子個數(shù)最簡比）（各組成原子個數(shù)最簡比） 摩爾質量摩爾質量 （相對分子質量（相對分子質量) ) 22.4L/mol22.4L/mol0.717g/L=16g/mol0.717g/L=16g/mol摩爾質量：摩爾質量：16g16g75%75%12g/mol

3、12g/mol=1mol=1mol16g16g25%25%1g/mol1g/mol=4mol=4mol1mol1mol該烴中該烴中C C的物質的量的物質的量: :1mol1mol該烴中該烴中H H的物質的量的物質的量: :CHCH4 4分子式：分子式： 解題過程解題過程 分子式分子式CHCH4 4電子式電子式結構式結構式空間結構空間結構球棍摸型球棍摸型比例模型比例模型正四面體正四面體C CH HH HH HH HH HH C HH C HH H二、甲烷的分子組成與結構二、甲烷的分子組成與結構 三、甲烷的性質三、甲烷的性質：1、物理性質：、物理性質： 色色 味的味的 體，密度比空氣體，密度比空氣

4、 ， 溶于水。溶于水。 無無氣氣無無小小 難難向下排氣法向下排氣法排水法排水法收集收集收集收集0.717g/L(標準狀況下標準狀況下)2、化學性質、化學性質現(xiàn)象：明亮的淡藍色火焰，放出大量的熱?，F(xiàn)象：明亮的淡藍色火焰，放出大量的熱。（1 1）甲烷的燃燒）甲烷的燃燒OHCOOCH222422點燃注意注意: :甲烷在點燃之前要驗純，否則可能發(fā)生爆炸。甲烷在點燃之前要驗純，否則可能發(fā)生爆炸。CHCH4 4爆炸極限：爆炸極限：5%5%15.4%15.4%，瓦斯爆炸瓦斯爆炸在煤礦礦井里要通風，嚴禁煙火！在煤礦礦井里要通風，嚴禁煙火！你能設計一個實驗驗證你能設計一個實驗驗證CHCH4 4燃燒的產(chǎn)物是什么嗎

5、？燃燒的產(chǎn)物是什么嗎？ ？動動腦？動動腦: : 甲烷燃燒的熱化學方程式。 1 mol甲烷完全燃燒生成液態(tài)水時可以放出890 kJ的熱量，其燃燒的熱化學方程式為。CH4(g)2O2(g) CO2(g)2H2O(l)H890 kJmol1甲烷通入甲烷通入酸性高錳酸鉀酸性高錳酸鉀溶液，溶液不溶液，溶液不褪色，說明甲烷在常溫下性質如何？褪色，說明甲烷在常溫下性質如何？觀察與思考觀察與思考通常情況下，甲烷穩(wěn)定，如與通常情況下，甲烷穩(wěn)定，如與強酸、強堿和強氧化劑等一般不發(fā)強酸、強堿和強氧化劑等一般不發(fā)生化學反應。生化學反應。高高錳錳酸酸鉀鉀溶溶液液（2 2）. .甲烷的穩(wěn)定性甲烷的穩(wěn)定性（3).3).甲烷

6、的取代反應甲烷的取代反應實驗操作實驗現(xiàn)象黃綠色逐漸消失，最后變?yōu)闊o色；集氣瓶內壁有 出現(xiàn)；集氣瓶內液面 。實驗結論 集氣瓶內氣體在光照條件下發(fā)生化學反應。油滴上升 現(xiàn)象：現(xiàn)象：說明：說明：所以量筒內氣體黃綠色褪去、有白霧，所以量筒內氣體黃綠色褪去、有白霧，水位不斷上升、內壁有油狀物質生成。水位不斷上升、內壁有油狀物質生成。光照條件下，甲烷與氯氣發(fā)生了反應光照條件下，甲烷與氯氣發(fā)生了反應反應機理：反應機理： 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取代反應：有機化合物分子中的某種(或)被另一種(或)所取代的反應。原子原子團原子原子團有機物分子里的某些有機物分子里的某些原子原子或或原子團原子團被其他被其他原子原子或或原子團原子團所代替所代替的反應叫做的反應叫做取代反應取代反應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（無色氣體）一氯甲烷（無色氣體）二氯甲烷（難溶于水的無色液體）二氯甲烷（難溶于水的無色液體）三氯甲烷又叫氯仿三氯甲烷又叫氯仿 （有機溶劑）（

8、有機溶劑）四氯甲烷又叫四氯化碳（有機溶劑、滅火劑）四氯甲烷又叫四氯化碳（有機溶劑、滅火劑）取代反應取代反應置換反應置換反應實例實例定義定義反應物反應物生成物生成物電子轉電子轉移移反應特反應特點點Zn+H2SO4=ZnSO4+H2有機物分子里的某些原子或原有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代子團被其他原子或原子團所代替的反應。替的反應。一種單質跟一種化合物反一種單質跟一種化合物反應，生成另一種化合物和應，生成另一種化合物和另一種單質的反應。另一種單質的反應。一種化合物和一種單質或化一種化合物和一種單質或化合物（反應物中至少有一種合物（反應物中至少有一種是有機物）是有機物）一種單質

9、和一種化合物一種單質和一種化合物一般生成兩種化合物一般生成兩種化合物另一種化合物和另一種單質另一種化合物和另一種單質不一定發(fā)生電子轉移，因此不一定發(fā)生電子轉移，因此不一定是氧化還原反應不一定是氧化還原反應一定發(fā)生電子的轉移一定發(fā)生電子的轉移很多反應是可逆反應，副反很多反應是可逆反應，副反應較多，用應較多，用“” 連接連接一般是不可逆反應，用一般是不可逆反應，用“=”連接連接取代反應與置換反應的比較：取代反應與置換反應的比較：CH4+Cl2 CH3Cl+HCl光光在隔絕空氣的情況下，加熱至在隔絕空氣的情況下，加熱至150015000 0C C，甲烷分解生成，甲烷分解生成炭黑和氫氣。炭黑和氫氣。C

10、H4C + 2H2(4).(4).甲烷的分解反應甲烷的分解反應 四甲烷的利用 (1)由甲烷可制得制冷劑氟利昂： (2)由甲烷可制得CH3OH： (3)甲烷高溫下可分解，分解的化學方程式為：。乙烷乙烷從石油煉制的產(chǎn)品中可以獲得一系列和甲烷結構相似的化合從石油煉制的產(chǎn)品中可以獲得一系列和甲烷結構相似的化合物，如：物，如：丙烷丙烷丁烷丁烷戊戊 烷烷己烷己烷 以上分子結構有什么特點？以上分子結構有什么特點？觀察思考觀察思考1.1.均由碳、氫兩種元素組成均由碳、氫兩種元素組成2.2.碳原子之間均以單鍵結合碳原子之間均以單鍵結合 1烴 僅含 兩種元素的有機化合物，又叫 。 2烷烴 (1)結構：碳原子都以相

11、連，其余的價鍵全部與結合，達到“”。 (2)通式：CnH2n2(n1)。碳氫化合物碳碳單鍵氫原子飽和C、H (3)命名。 n10：依次稱為、。 n11：直接根據(jù)碳原子數(shù)稱為某烷，如C16H34稱為。 (4)性質：和甲烷相似。 可與O2發(fā)生燃燒反應，其化學方程式為： 。 可與Cl2在光照下發(fā)生反應。甲 乙 丙 丁十六烷取代（5）同系物：）同系物： 結構相似結構相似、分子組成上相差一個或若、分子組成上相差一個或若干個干個CHCH2 2原子團的物質互相稱為原子團的物質互相稱為同系物同系物。碳原子均飽和。碳原子均飽和。 鏈狀鏈狀碳原子數(shù)不同碳原子數(shù)不同。烷烴同系物烷烴同系物結構相似：結構相似：分子組成

12、：分子組成：比較甲烷與乙烷，乙烷與丙烷，比較甲烷與乙烷，乙烷與丙烷， 在分子組成上的差異在分子組成上的差異思考思考分析分析碳原子數(shù)相鄰的烷烴之間相碳原子數(shù)相鄰的烷烴之間相差差“CHCH2 2”原子團原子團6.6.有機物的表示方法有機物的表示方法結構簡式結構簡式 例：例：C C6 6H H1414 省略省略CH鍵鍵 把同一個把同一個C上的上的H合并合并省略橫線上省略橫線上CC鍵鍵 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質物理性質甲烷的性質甲烷的性質定義定義燃燒燃燒化學性質化學性質穩(wěn)定性穩(wěn)定性結構特點結構特點取代反應取代反應有機物的表示方法有機物的表示方法通式通式甲烷分子組成與結構甲烷分子組成與結構烷烴烷烴分解反應分解反應ADAD1.1.下列分子中呈正四面體結構的是下列分子中呈正四面體結構的是( )( )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.物質的量相同的甲烷和氯氣的混合氣體，光照后生成物質的量相同的甲烷和氯氣的混合氣體，光照后生成物質的量最多的是物質的量最多的是 ( )( )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氯化氫氯化氫3.3.甲烷