天然氣的利用

1、天然氣的利用 甲烷第一單元 化石燃料與有機(jī)化合物1知識簡介 世界上絕大多數(shù)的含碳化合物，都是 有機(jī)化合物（簡稱有機(jī)物）。 例如：糖類、蛋白質(zhì)、油脂、染料等 作為吃、穿、用方面的必需品; 合成樹脂、合成橡膠、合成纖維、 藥物、染料、功能材料，等等 目前，從自然界發(fā)現(xiàn)的和人工合成的 有機(jī)物約有三千萬種，而且新的有 機(jī)物仍在不斷地被發(fā)現(xiàn)或合成出來。2有機(jī)物的種類為什么如此繁多？小問題 大量存在同分異構(gòu)現(xiàn)象。每個(gè)碳原子之間結(jié)合的方式可有單鍵、雙鍵、 三鍵，多個(gè)碳原子可以相互結(jié)合形成長長的 碳鏈，也可以形成碳環(huán)。碳原子最外層有4個(gè)電子，在有機(jī)物中，每個(gè) 碳原子不僅能與其他原子形成4個(gè)共價(jià)鍵有機(jī)化合物中可

2、以含一個(gè)碳原子,也可以含多 個(gè)甚至成千上萬個(gè)碳原子。3有機(jī)物的主要性質(zhì)特點(diǎn)1. 大多數(shù)有機(jī)物難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑。2.絕大多數(shù)有機(jī)物易燃燒。3.多數(shù)有機(jī)物為非電解質(zhì)，不易導(dǎo)電。4.多數(shù)熔沸點(diǎn)低。5.有機(jī)物的反應(yīng)復(fù)雜，一般比較慢，常常伴有副反應(yīng)發(fā)生。6.有機(jī)反應(yīng)方程式中用“ ”不用“”。結(jié)構(gòu)有機(jī)物的以上性質(zhì)特點(diǎn)與其 密切相關(guān)。4碳、氫、氧、氮、硫、磷、鹵素等組成元素：其中僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)化合物稱為碳?xì)浠衔?，又稱為烴。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，烴可以分為 烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等。51、已知甲烷的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.717 g/L ，含碳75%，含氫25%。請同學(xué)們利用這些數(shù)據(jù)推出甲烷中的

3、碳、氫元素的質(zhì)量比、原子數(shù)比和分子式。2、甲烷分子的電子式，說明它的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。最簡單的有機(jī)化合物甲烷6新課教學(xué)甲烷分子結(jié)構(gòu) 示意圖一、甲烷的分子結(jié)構(gòu)1、甲烷的分子式是：CH42、甲烷的電子式：3、甲烷的分子結(jié)構(gòu)：7 科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明：甲烷分子呈正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子位于正四面體的中心，四個(gè)氫原子位于正四面體的頂點(diǎn)上。8新課教學(xué)二、甲烷的物理性質(zhì)：通常情況下，甲烷是一種無色無味的氣體；密度是0.717g/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）， 空氣甲烷極難溶于水。向下排空法排水法甲烷在自然界中的存在：池沼的底部(沼氣)，油田氣和煤礦坑道(坑氣、瓦斯)，天然氣(一般含CH4 8097)。9新課教學(xué)三、甲烷的化學(xué)性質(zhì)：甲烷

4、的氧化反應(yīng)： 甲烷是一種很好的燃料，在空氣中容易燃燒生成二氧化碳和水，同時(shí)放出大量的熱。CH4爆炸極限：5%15.4%注意:點(diǎn)燃甲烷前必須驗(yàn)純，否則會爆炸。 (思考：什么時(shí)候甲烷會爆炸最強(qiáng)烈?)10 你能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證CH4燃燒的產(chǎn)物是什么嗎？ 動動腦:CH4（ g ）+ 2O2（g）= CO2（g）+2H2O（l）； H=-889.6kJ/mol 用一只冷而且干燥的燒杯罩在火焰上方，燒杯內(nèi)壁有水珠出現(xiàn)，證明有水生成。把燒杯迅速倒轉(zhuǎn)過來，立即向杯內(nèi)注入少量澄清石灰水振蕩，石灰水變渾濁，證明有二氧化碳生成。11實(shí)驗(yàn)：把甲烷通入盛有酸性高錳酸鉀溶液的試管里，觀察紫色溶液是否有變化？新課教學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)

5、象：溶液顏色沒有變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：甲烷不與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)結(jié)論：通常情況下，甲烷不僅不與高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿也不發(fā)生反應(yīng)，說明通常情況下甲烷的化學(xué)性質(zhì)是比較穩(wěn)定的。12新課教學(xué)甲烷的取代反應(yīng)：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：大約3min后，可以觀察到壁上出現(xiàn)油狀液滴，集氣瓶內(nèi)水面上升實(shí)驗(yàn)結(jié)論：壁上出現(xiàn)油滴，說明反應(yīng)生成新的油狀物質(zhì)；集氣瓶內(nèi)液面上升，說明隨著反應(yīng)進(jìn)行，瓶內(nèi)氣 壓在減小，即氣體總體積在減小。結(jié)論：氯氣和甲烷在光照的條件下，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。飽和食鹽水甲烷、氯氣光13 有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)142、甲烷的取代反應(yīng)ClCl+光CHHHClC

6、lH+ (一氯甲烷)分子式狀態(tài)（S T P）一氯甲烷的形成CH3Cl氣態(tài)（ g ）15 (二氯甲烷)ClCl+光CHHHClClH+CClHHCl分子式狀態(tài)（S T P）二氯甲烷的形成CH2Cl2液態(tài)（ l ）16 (三氯甲烷)ClCl+光ClH+CClHHClCHClClCl俗稱分子式狀態(tài)（S T P）三氯甲烷的形成CHCl3液態(tài)（ l ）氯仿17 (四氯甲烷)ClCl+光ClH+CHClClClCClClClCl別名分子式狀態(tài)（S T P）四氯甲烷的形成CCl4液態(tài)（ l ）四氯化碳18 (1)(一氯甲烷) (2)(二氯甲烷) (3)(三氯甲烷) (四氯甲烷)(4)甲烷取代反應(yīng)機(jī)理19取代

7、反應(yīng)置換反應(yīng)實(shí)例定義反應(yīng)物生成物電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)特點(diǎn)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)。一種單質(zhì)跟一種化合物反應(yīng)，生成另一種化合物和另一種單質(zhì)的反應(yīng)。一種化合物和一種單質(zhì)或化合物（反應(yīng)物中至少有一種是有機(jī)物）一種單質(zhì)和一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(zhì)不一定發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，因此不一定是氧化還原反應(yīng)一定發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移很多反應(yīng)是可逆反應(yīng)，副反應(yīng)較多，用“” 連接一般是不可逆反應(yīng)，用“=”連接取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的比較：CH4+Cl2 CH3Cl+HCl光20新課教學(xué)甲烷的受熱分解在隔絕空氣并加熱至1500的條件下，甲烷比較完全分

8、解生成炭黑和氫氣：21甲烷的用途甲烷在一定條件下氧化生成一氧化碳、氫氣的混合物，用它們可以合成甲醇。除了做氣體燃料西氣東輸。甲烷熱分解的產(chǎn)物炭黑是橡膠工業(yè)的重要原料，也可用于制造顏料、油墨和油漆等。從甲烷可以制得氯仿和氟利昂。CHCl3 + HF CHFCl2 + HCl221、下列氣體在氧氣中充分燃燒后，其產(chǎn)物既可使無水硫酸銅變藍(lán)色，又可使澄清石灰水變渾濁的是（ ） A、HCl B、CH4 C、H2 D、COB2、在光照條件下，將等物質(zhì)的量的CH4和Cl2充分反應(yīng)后，得到的產(chǎn)物的物質(zhì)的量最多的是（ ） A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HClD練一練233.甲烷分子是以碳原

9、子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)，而不是正方形的平面結(jié)構(gòu)，理由是（ ） CH3Cl只存在一種結(jié)構(gòu) CH2Cl2只存在一種結(jié)構(gòu) CHCl3只存在一種結(jié)構(gòu) CCl4中四個(gè)價(jià)鍵的鍵角和鍵長都相等B24結(jié)構(gòu)性質(zhì)甲烷氧化反應(yīng)(O2)取代反應(yīng)(X2)穩(wěn)定穩(wěn)定性熱解反應(yīng)總結(jié):25乙烷從石油煉制的產(chǎn)品中可以獲得一系列和甲烷結(jié)構(gòu)相似的化合物，如：丙烷丁烷26戊 烷己烷 在烴類化合物中，碳原子之間以單鍵結(jié)合成鏈狀，剩余的價(jià)鍵全部跟氫原子相結(jié)合的烴這樣的烴叫做飽和烴，又叫烷烴。以上分子結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？觀察思考注：分子里只存在單鍵所有碳原子不在一條直線上,是鋸齒形的是空間結(jié)構(gòu)不是平面形27有機(jī)物的表示方法 （分子式、電子式、結(jié)

10、構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式、鍵線式） 省略CH鍵 把同一C上的H合并省略橫線上CC鍵 CH3-CH-CH2-CH2-CH3 CH3CH3CHCH2CH2CH3 CH3或者：CH3CH(CH3)CH2CH2CH3例：C6H14 H H H H H | | | | | H C C C C CH | | | | | H HC H H H H | H28它們對應(yīng)的結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡式：CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3 )CH3乙烷： H H 丙烷： H H H | | | | | HCCH HCCCH | | | | | H H H H H 丁烷： H H H H 異丁烷： H

11、 | | | | | HCCCCH H-C-H | | | | H H H H H H | | HCCCH | | | H H H2、烷烴的通式CnH2n+2(n1)29 練習(xí) 1. 寫出下列烷烴的分子式：（1）含有38個(gè)碳原子的烷烴的分子式 （2）含有38個(gè)氫原子的烷烴的分子式 （3）相對分子量為128的烷烴的分子式 C38H78C18H38C9H2030通式CnH2n+2同系物：結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)互稱為同系物。烷烴的結(jié)構(gòu)相似是指：通式_是_一類物質(zhì):碳、碳單鍵形成鏈狀組成元素_；化學(xué)式量相差14n；結(jié)構(gòu)相似但不完全相同；化學(xué)性質(zhì)相似。相同同同31烷烴物

12、理性質(zhì)的遞變性1、C原子數(shù)目14，是氣體; C原子數(shù)目516，是液體; C原子數(shù)目16以上，是固體（常溫下測定）規(guī)律：CnH2n+2(n1)狀態(tài)：氣液固；熔沸點(diǎn)依次升高，相對密度依次增大且小于1，均不溶于水。2、烷烴的熔沸點(diǎn)隨C原子數(shù)目的增加而升高。3、烷烴的密度隨C原子數(shù)目的增加而升高。32 化學(xué)性質(zhì)（與CH4相似）（1）氧化反應(yīng)均不能使KMnO4溶液、溴水褪色，不與強(qiáng)酸，強(qiáng)堿反應(yīng)。33丙烷、丁烷的一氯取代物有幾種？（3） 高溫下發(fā)生裂解反應(yīng) （2）取代反應(yīng)在光照條件下進(jìn)行，產(chǎn)物更復(fù)雜。例如： 產(chǎn)生一氯取代物有幾種？34同分異構(gòu)體2、同分：分子式相同異構(gòu)：結(jié)構(gòu)（分子中原子排列形式）不同C4H

13、10C5H12 C6H14例：1、化合物分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象， 叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象 具有相同分子式不同結(jié)構(gòu)的化合物互稱為同分異構(gòu)體23535例、下列物質(zhì)屬于同位素的是：屬于同素異形體的是： 屬于同位素的是： 屬于同系物的是：屬于同分異構(gòu)體的是：O2和O3CH3CH3和CH3CH2CH2CH3 和 金剛石和石墨 氕、氘和氚 CH3CH2CHCH(CH3)CH(CH3)CH3和CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)3區(qū)別：同分異構(gòu)體、同素異形體、同系物、同位素？ 36同位素、同素異形體、同系物、同分異構(gòu)體四概念的比較概念內(nèi)涵比較對象實(shí)例同位素同素異形體同系物同分異構(gòu)體質(zhì)子數(shù)等，中子數(shù)不等，原

14、子之間原子氕、氚同一元素 形成的不同單質(zhì)單質(zhì)O2、O3結(jié)構(gòu)相似，組成上差一個(gè)或n個(gè)CH2化合物C2H6、C4H10相同分子式，不同結(jié)構(gòu)的化合物化合物CH3(CH2)3CH3、C(CH3)437烴基烴分子失去一個(gè)或幾個(gè)H原子后剩余的部分用R-表示甲基 CH3- 或 -CH3練習(xí)：寫出乙基的結(jié)構(gòu)簡式CH3CH2-或 -CH2CH3或 C2H5-或 -C2H5-CH3CH238甲基：亞甲基：乙基：丙基：次甲基：CH3CH2CH3CH CH2 CH2CH2CH3異丙基H3CH3CCH常見的烴基：一C3H7烴基的特點(diǎn)：呈電中性的原子團(tuán)，含有未成鍵的單電子。39試試看1、用一個(gè)丙基、一個(gè)甲基組成一種結(jié)構(gòu)2

15、、用三個(gè)甲基、一個(gè)次甲基組成一種結(jié)構(gòu)3、分別寫出它們的分子式CH2CH2CH3CH3CH3 CH3CH3CHC4H10C4H1040烷烴的命名法：以烷烴分子中碳原子數(shù)命名。按分子中的碳原子數(shù)稱為“某烷”，碳原子數(shù)在10以內(nèi)用“天干數(shù)字”表示?！疤旄伞保杭?、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。碳原子數(shù)在10以上用中文數(shù)字表示。1、習(xí)慣命名法41 例如 CH4 C2H6 C5H12 C9H20 甲烷 乙烷 戊烷 壬烷 C12H26 C20H42 十二烷 二十烷 42正不帶支鏈異鏈一端第二個(gè)碳上有一個(gè)甲基新鏈一端第二個(gè)碳上有兩個(gè)甲基習(xí)慣命名法CH3CH2CH2CH3例：CH3CHCH3 CH3丁烷或

16、正丁烷異丁烷CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3 CH3 CH3CH一C一CH3 CH3戊烷或正戊烷新戊烷異戊烷43 選主鏈（長、多） 編號數(shù)（?。?定名稱 支名前，母名后 支名異，簡在前 支名同，要合并書寫原則： 表示取代基位置用1，2，3，數(shù)字之間 用“ ，”隔開。 表示取代基個(gè)數(shù)用二、三，阿拉伯?dāng)?shù)字 與中文之間用“”隔開。 中文字之間無符號。 系統(tǒng)命名法：44CH3CH2CHCHCH2CH2CH3CH3CH3CH3CHCHCH32，3，5 三甲基 4 丙基庚烷45CH3CHCH2CHCHCH3CH3CH3CH36 5 4 3 2 11 2 3 4 5 62，3，5 三甲基

17、己烷46CH3CHCHCHCH2CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH2CHCH2CH2CH3CH3CH3CH23 甲基 3 乙基己烷2，4 二甲基 3 乙基己烷47 CH3 CH3CCH2CHCH2CH3 CH3 CH2CH3己烷4乙基2、2二甲基23416548總結(jié)：1.命名步驟： (1)找主鏈-最長的主鏈; (2)編號-靠近支鏈（小、多）的一端; (3)寫名稱-先簡后繁,相同基要合并.2.名稱組成: 取代基位置-取代基名稱-母體名稱3.數(shù)字意義： 阿拉伯?dāng)?shù)字-取代基位置 漢字?jǐn)?shù)字-相同取代基的個(gè)數(shù)49判斷改錯(cuò) : CH3 CH CH3 CH2 CH32乙基丙烷2甲基丁烷3甲基丙烷 CH3 CH CH2 CH CH3 CH2 CH2 CH3 CH33、5二甲基庚烷2、4二乙基戊烷501、下列哪些為同一物質(zhì)，并加以命名CH3CHCHCH3CH3CH3（2）CH3CH2CHCH2CH3CH3（3）CH3CHCH2CHCH3CH2CH2CH3（1）CH3CH3CH2CHCH2CHCH3CH2CH3（4）CH3CH3CH2CHCH3CH3CH2（5）CH3 CH3CH3CHCH3CH（6）CH2CHCH2CH3CH3（7）CH3CH3CHCHCH3CH3CH3（8）512、寫出下列各化合物的結(jié)構(gòu)簡式：1.