第一节天然气的利用 甲烷教学课件

H
H C H 结构式： H
二、甲烷的物理性质： 0.717g/L(标准状况下)
收集 无 色 无味的气体，密度比空气 小， 难 溶于水。 收集 向下排气法
排水法
甲烷在自然界中的存在： 池沼底部(沼气)，油田 气，煤矿坑道(坑气、 瓦斯)，海底（可燃 冰），地下深处（天然 气）。
三、甲烷的化学性质
把甲烷气体分别通入酸性KMnO4 溶液与溴水中，观察现象。
C
2、白磷、红磷 4、CH3CH3、CH3CHCH3 | CH3
H H | | H－C－Cl 、 Cl－C－Cl | | Cl H C(CH3)4
5、CH3CH(CH3)CH2CH3
6、 H 2 、 D 2
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烃
又叫碳氢化合物
仅含有碳、氢两种元素的有机化合物 烃字的由来：
火
t àn
气 + = 烃
甲烷的结构：正四面体 决 定
小结
无色无味的气体， 极难溶于水， 密度比空气小。
化学性质
物理性质
稳定性：甲烷不能使溴水或酸性高锰酸钾褪色
氧化反应
反应
取代反应 热分解反应
学以致用
1、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是 （ D ）
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。
3、烷烃的结构表示 (1)结构式：——随碳原子数增多，书写愈趋麻烦。
乙烷： H H | | H－ C － C － H | | H H 丙烷： H H H | | | H－ C － C － C － H | | | H H H
丁烷： H H H H | | | | H－ C － C － C － C － H | | | | H H H H
有机物的一般性质：
1）绝大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂。 2）绝大多数有机物是非电解质，其水溶液不导电。
3）绝大多数有机物熔沸点较低(有机物一般是分子晶体)。 4）绝大多数有机物容易燃烧，隔绝空气受热容易分解。 5）绝大多数有机反应速度慢，常伴有副反应发生。 因此，有机反应式通常不用等号"="而用箭号"→"， 为避免同分异构体，方程式中各有机物一般写结构简式。
同一元素 形成的不 同素异形体 同单质 结构相似，组成 同系物 上差一个或n个CH2
同分异构体
相同分子式，不 同结构的化合物
练习：
1 互为同位素，___ 2 是同素异形体， 1、下列五组物质中___
5 是同分异构体，___ 4 是同系物， 3、 6是同一物质ห้องสมุดไป่ตู้ ___ ___
1、 12 3、
6C 14 6
乙烷 7 C7H16 庚烷
C 3H 8
丙烷 8 C8H18 辛烷
C4H10
丁烷 9 C9H20 壬烷
C5H12
戊烷 10 C10H22 癸烷
6、烷烃的主要性质 1）物理性质 每一烷烃晶体均属于分子晶体，故分子中 碳原子数越多，相对分子质量越大，范德华力 越强，熔沸点越高。 a、常温下状态： C1~4 C5~16 C17以上 b、均难溶于水，比水轻。 气态 液态 固态
甲烷与氯气的反应：
反应机理： H H C H + Cl H H
H 光
H
Cl
光
H C Cl + H H H
Cl
C H + Cl Cl
Cl
H C Cl + H Cl
Cl
甲烷与氯气的反应：
反应机理： H
Cl
H
C H + Cl Cl Cl
Cl
光
Cl
C Cl + H Cl Cl
Cl
Cl C H + Cl Cl
生取代反应时，情况比甲烷复杂。
例如： CH 3CH 3 Cl 2 光照 会产生9种有机产物。
取代反应是烷烃的特征反应
比较甲烷与乙烷，乙烷与丙烷，丙烷与 丁烷，在分子组成上的差异
六、同系物：
碳原子数相邻的烷烃之间相差 一个“CH2”原子团
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。
互为同分异构体的各烷烃，直链的沸点最高，支链越多沸点越低。
2）烷烃化学性质（与CH4相似）
①氧化反应
3n 1 CnH 2 n 2 O 2 点燃 nCO 2 (n 1) H 2O 2
均不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色，不与强酸、强碱反应。
②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了，所以发
CHCl3 + Cl2
光
CCl4 + HCl
四氯甲烷
常温下，一氯甲烷(CH3Cl)是气体，其它三种 是液体，三氯甲烷(CHCl3俗称氯仿)和四氯甲烷 (CCl4又称四氯化碳)是工业上重要的溶剂，四氯甲 烷(CCl4)还是一种效率较高的灭火剂，这四种有机 取代产物都不溶于水。
注意：
(1)甲烷与氯气反应可能共有五种产物生成， 其中有两种气体产物，三种液体产物；一种 无机产物，四种有机产物。 (2)有机反应很复杂，产物较多； (3)多数有机物都难溶于水，易溶于有机溶剂。
一、甲烷的分子结构
1.分子式：CH4 电子式：
H
H
H C H H
H C H 结构式： H
碳原子位于正四面体的中心， 氢原子位于正四面体的四个顶点。
甲烷分子绝不是平面正方形结构
甲烷分子呈正四面体结构
键角：109°28′
由于有机物的立体结构式书写 起来比较费事，为方便起见，一 般采用平面的结构式书写。
现象：甲烷不能使KMnO4溶液褪色， 也不能使溴水褪色。
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。
三、甲烷的化学性质
1、可燃性
明亮的淡蓝色火焰，放出 大量的热，无黒烟。
点燃
CH4+2O2
CO2+2H2O
注意：1、点燃甲烷前必须验纯，否则会爆炸。
(思考：什么时候甲烷会爆炸最强烈?) CH4爆炸极限：5%～15.4% 2、有机反应方程式中用“ → ”不用“＝”；
可燃冰的分布
1、已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 g/L ， 含碳75%，含氢25%。请同学们利用这些数据 推出甲烷中的碳、氢元素的质量比、原子数比 和分子式。 2、甲烷分子的电子式，说明它的分子结构特点。 3、甲烷完全燃烧的生成物是什么？写出甲烷燃 烧的热化学方程式。 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；△H= - 889.6kJ· mol -1
请讨论:
你能设计一个实验验证CH4充分燃烧 的产物是什么吗？
用一只冷且干燥的烧杯倒罩在火焰上方， 烧杯内壁有液珠出现，证明有水生成。 再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，石灰水变混浊，证明有 二氧化碳生成。
甲烷与氯气的反应：
甲烷与氯气的反应：
现象：量筒内混合气黄绿色变浅甚至褪去， 液面上升，内壁上有油状液滴出现。 说明：光照条件下，甲烷与氯气发生了反应。
化石燃料：
煤
——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) 注：煤不是炭
石油 天然气
—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烷烃、环烷烃和芳香烃。
主要为甲烷 ——是最简单的有机化合物
拓展视野：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；
省略横线上C—C键短线 CH3CHCH2CH3
CH3 或者：(CH3)2CHCH 2CH3
4、烷烃的组成通式:
CnH2n+2（n≥1）
显然，甲烷是组成和结构最简单的烷烃。
5、烷烃的简单命名
碳原子 数 分子式 名称 碳原子 数 分子式 名称 1 2 3 4 5
CH4
甲烷 6 C6H14 己烷
C 2H 6
D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水
学以致用
2、下列物质常温下呈气态的是 （
A、CH3Cl B、CH2Cl2
A ）
C、CHCl3
D、CCl4
3、在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分 反应，得到的产物物质的量最多的是（ D ） A、CH3Cl B、CH2Cl2
C、CCl4
D、HCl
学以致用 4、下列反应不属于取代反应的是（BC ）
异丁烷：
H H H | | H－C——C——C－H | | | H H H
H | H C
(2)结构简式：
例：
H H H | | | H— C — C — C — | | | H H—C—H H | H H | C— H | H
省略C—H键短线 把同一C上的H合并
CH3—CH—CH —CH 2 3 CH 3
思考：二氯甲烷的结构式可写成： H H
H C Cl 和 Cl C Cl
Cl H 两种形式，它们是同分异构体吗？ 二氯甲烷只有一种，有力地 否，是同一种物质
证明了甲烷的正四面体结构
3、热分解反应
CH4
高温
C ＋ 2H2
四、甲烷的用途
①除了做气体燃料，还是一种化工原料。 ②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。 ③从甲烷可以制得氯仿和氟利昂。 CHCl3 + HF CHFCl2 + HCl ④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。
乙烷
丙烷
丁烷
戊烷
己烷
庚烷
观察 思考
辛烷
以上分子结构有什么特点？
碳链呈链状，每个碳原子的化合价都已充分利用， 都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和链烃，又叫烷烃。