天然氣利用甲烷教學

1、關于天然氣的利用甲烷教學第1頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三化石燃料：煤石油天然氣:有機物和無機物組成的復雜混合物，含C(主)，H和O(次)，S、P、N(少) :組成元素主要為C、H，含少量S、O、N等元素；組成物質主要是各種液態(tài)碳氫化合物:主要為甲烷 是最簡單的有機化合物第2頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三科學視野：我國的石油與天然氣資源閱讀教材（1）我國的石油資源；（2）我國的原油需求；（3）“西氣東輸”就是將新疆等中西部地區(qū)的天然氣，通過管道東輸?shù)介L江三角洲，最終到達上海的一項巨大工程。天然氣是高效、低耗、污染小的清潔能源。它還是一種重要的

2、化工原料。（4）“可燃冰”。第3頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三第4頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三第5頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三 可燃冰是天然氣（甲烷等）的水合物，它易燃燒，外形似冰，被稱為“可燃冰”?！翱扇急眱α枯^大，可燃冰將成為最理想替代能源。千年希望 可燃冰第6頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三可燃冰的分布第7頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三第8頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三1、已知甲烷的密度在標準狀況下是0.717 g/L ，含碳75

3、%，含氫25%。請同學們利用這些數(shù)據(jù)推出甲烷中的碳、氫元素的質量比、原子數(shù)比和分子式。2、甲烷分子的電子式，說明它的分子結構特點。第9頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三 已知甲烷的密度在標準狀況下是0.717g/L，含碳75%，含氫25%。利用這些數(shù)據(jù)怎樣確定甲烷的分子式？有機物分子式 分子中各原子物質的量 （各組成原子個數(shù)） 摩爾質量 （相對分子質量)分子式：CH4+1-4第10頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三1.分子式：CH4電子式：HHHCH結構式：CHHHH+1-4一、甲烷的分子結構空間結構：正四面體第11頁，共61頁，2022年，5月20

4、日，20點9分，星期三第12頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三甲烷分子呈正四面體結構甲烷分子不是平面四邊形結構鍵角：10928與金剛石的結構相同但由于有機物的立體結構式書寫起來比較費事，為方便起見，一般采用平面的結構式。 （立體）課堂練習第13頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三二、甲烷的物理性質： 色 味的 體，密度比空氣 ， 溶于水。無氣無小難向下排氣法排水法收集收集0.717g/L(標準狀況下)第14頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三3、甲烷完全燃燒的生成物是什么？寫出甲烷燃燒的熱化學方程式。CH4（ g ）+ 2O2（g）

5、= CO2（g）+2H2O（l）； H=-889.6kJ/mol 第15頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三三、甲烷的化學性質1、可燃性CH4爆炸極限：5%15.4%CH4+2O2 CO2+2H2O點燃因其含碳量低，其火焰為淡藍色火焰。注意：1、點燃甲烷前必須驗純，否則會爆炸。 (思考：什么時候甲烷會爆炸最強烈?)2、有機反應方程式中用“ ”不用“”；第16頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三 你能設計一個實驗驗證CH4燃燒的產(chǎn)物是什么嗎？ 用一只冷而且干燥的燒杯罩在火焰上方，燒杯內壁有水珠出現(xiàn)，證明有水生成。把燒杯迅速倒轉過來，立即向杯內注入少量澄清石

6、灰水震蕩，石灰水變混濁，證明有二氧化碳生成。請討論:第17頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三探究質疑 1. 在空氣中燃燒時火焰呈藍色的物質除甲烷還有哪些？ 還有氫氣、硫、酒精、一氧化碳、硫化氫等。 2. 甲烷燃燒時，若氧氣不充分，可能生成哪些產(chǎn)物？ 除了生成水之外，還可能生成炭黑、CO，其造成的危害主要是炭黑會導致管道堵塞、氣流不暢，嚴重時可能引起爆炸，生成的CO會導致人中毒。 第18頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三通常情況下，甲烷比較穩(wěn)定。結論：甲烷與KMnO4溶液不發(fā)生反應，也不與溴水發(fā)生反應 把甲烷氣體分別通入酸性KMnO4溶液與溴水中，觀察

7、現(xiàn)象。甲烷的穩(wěn)定性與強酸、強堿或強氧化劑一般不反應2、通常情況下，甲烷穩(wěn)定。一般不與強酸、強堿和強氧化劑等發(fā)生化學反應。第19頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三3、取代反應第20頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三現(xiàn)象：瓶壁上有 狀 生成。 量筒內液面 。 甲烷與氯氣反應：油 液滴 上升 3、取代反應第21頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三返回取代反應：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替的反應。第22頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三 常溫下，一氯甲烷(CH3Cl)是氣體，其它三種是液體，

8、三氯甲烷(CHCl3)和四氯甲烷(CCl4)是工業(yè)上重要的溶劑，四氯甲烷(CCl4)還是一種效率較高的滅火劑，這四種取代物都不溶于水。注意：(1)甲烷與氯氣反應可能有五種產(chǎn)物，其中有兩 種氣體產(chǎn)物；(3)多數(shù)有機物都難溶于水，易溶于有機溶劑。(2)有機反應很復雜，產(chǎn)物較多；第23頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三取代反應置換反應適用于有機反應適用于無機反應反應物、生成物中不一定有單質反應物、生成物中一定有單質逐步取代 ，很多反應是可逆的反應一般是單向進行 反應能否進行受催化劑、溫度、光照等外界條件影響較大 在水溶液中進行的置換反應遵循金屬或非金屬的活動順序取代反應與置換反

9、應的區(qū)別：第24頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三四、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，還是一種化工原料。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 + HCl第25頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三穩(wěn)定性：甲烷不能使溴水或酸性高錳酸鉀褪色物理性質化學性質氧化反應分解反應取代反應決 定 反應無色無味的氣體，極難溶于水，密度比空氣小。甲烷的結構：正四面體小結第26頁，共61頁，2022年，5月20日，

10、20點9分，星期三1、下列有關甲烷物理性質的敘述正確的是 （ ）A、甲烷是一種黃綠色氣體B、甲烷是一種有臭味的氣體C、收集甲烷時常用排水法，是因為甲烷的密度與空氣的密度相近。D、甲烷能用排水法收集是因為甲烷難溶于水D學以致用 第27頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三3、在光照下，將等物質的量的CH4和Cl2充分反應，得到的產(chǎn)物物質的量最多的是（ ） A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HClD2、下列物質常溫下呈氣態(tài)的是 （ ）A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CHCl3 D、CCl4A學以致用第28頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星

11、期三 光 C、CH4+2O2 CO2+2H2O D、CHCl3+HF CHFCl2+HClB、Zn+H2SO4 ZnSO4+H24、下列反應不屬于取代反應的是（ ）A、CH4+Br2 CH3Br+HBr 點燃BC學以致用第29頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三烴又叫碳氫化合物只含有碳、氫兩種元素的有機物+=烴tng q火氣n烴字的由來：第30頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三下列物質屬于烴的是：AH2S BC2H2 CCH3Cl DC2H5OHECH4 FH2G金剛石 HCH3COOHICO2 JC2H4BEJ第31頁，共61頁，2022年，5月20

12、日，20點9分，星期三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物，如：丙烷丁烷第32頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三戊 烷己烷 每個碳原子的化合價都已充分利用，都達到“飽和”。這樣的烴叫做飽和烴，又叫烷烴。以上分子結構有什么特點？觀察思考第33頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三庚 烷辛烷 每個碳原子的化合價都已充分利用，都達到“飽和”。這樣的烴叫做飽和烴，又叫烷烴。第34頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三五、烷烴 碳原子都以碳碳單鍵相連，其余的價鍵均用于與氫原子結合，達到“飽和”的一系列化合物。 結構特點：碳碳

13、單鍵、鏈狀、C原子剩余價鍵全部和氫結合1.烷烴的概念第35頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三(1)結構式：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 | | | | | HCCCCH H-C-H | | | | H H H H H H | | HCCCH | | | H H H2、烷烴的結構 第36頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三(2)結構簡式：例： H H H H H | | | | | H C C C C CH | | | | | H

14、 HC H H H H | H CH CHCHCHCH CH33322 省略CH鍵 把同一C上的H合并省略橫線上CC鍵 CH3CHCH2CH2CH3 CH3或者：CH3CH（CH3 ）CH 2CH2 CH3第37頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三它們對應的結構簡式：CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3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 | | | | | HCCCCH H-C-H | | | | H H H H H H | | HCCC

15、H | | | H H HCH3CHCH3 CH3第38頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三3、烷烴的名稱碳原子數(shù)12345分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12名稱甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷碳原子數(shù)678910分子式C6H14C7H16C8H18C9H20C10H22名稱己烷庚烷辛烷壬烷癸烷第39頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三4、烷烴的通式:CnH2n+2（n1）第40頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三烷烴化學性質（與CH4相似）氧化反應均不能使KMnO4褪色，不與強酸，強堿反應。 取代反應其它烷烴與甲烷一樣，一定條件下

16、能發(fā)生取代反應。因為可以被取代的氫原子多，所以發(fā)生取代反應，其它烷烴比甲烷復雜。 例如：會產(chǎn)生9種產(chǎn)物。第41頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三思考： 家用燃氣灶若原來燒液化石油氣（主要成分為C3H8）,現(xiàn)要改燒天然氣，應如何改造？ 改造的方法是增大燃氣進氣量或減小空氣氣量。第42頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三六、同系物： 結構相似、分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質互相稱為同系物。碳原子均飽和。 鏈狀碳原子數(shù)不同。烷烴同系物結構相似：分子組成：比較甲烷與乙烷，乙烷與丙烷，丙烷與丁烷，在分子組成上的差異思考分析碳原子數(shù)相鄰的烷烴之間相差

17、“CH2”原子團第43頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三隨堂練習B下列哪組是同系物（ ）A、CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3B、CH3CH3 CH3CHCH3 CH3 另一組是什么關系？第44頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三同位素、同素異形體、同系物、同分異構體四概念的比較概念內涵比較對象實例同位素同素異形體同系物同分異構體質子數(shù)等，中子數(shù)不等，原子之間原子氕、氚同一元素 形成的不同單質單質O2、O3結構相似，組成上差一個或n個CH2化合物C2H6、C4H10相同分子式，不同結構的化合物化合物CH3(CH2)3CH3、C(CH3)

18、4第45頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三練習： 1、下列五組物質中_互為同位素，_是同素異形體，_ 是同分異構體，_是同系物，_是同一物質。1、 2、白磷、紅磷3、 H H 4、CH3CH3、CH3CHCH3 | | |HCCl 、 ClCCl CH3| | Cl H5、CH3CH（CH3）CH2CH3C（CH3）4 1 25 4 3第46頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三七、同分異構體（1）碳鏈異構問題1：甲烷、乙烷、丙烷有同分異構體？問題2：丁烷有幾種同分異構體？問題3：戊烷、己烷的同分異構體如何書寫？第47頁，共61頁，2022年，5月20日

19、，20點9分，星期三練習1、下列哪些物質是屬于同一物質？CCCC(A)(D)(H)(G)(F)(E)(C)(B)CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC(E)(B)(F)(A)(C)(G)(D)(H)第48頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三1、烴基烴分子失去一個_原子所剩余的原子團叫做烴基，烴基一般用“R”來表示。若烷烴失去一個氫原子所剩余的原子團叫做烷基，烷基的通式為 如“CH3”叫_基，“CH2CH3”叫_基。CH3CH2CH3 分子失去一個氫原子后剩余的原子團的結構簡式為 稱為_ 基 稱為 基。氫甲乙CnH2n+1CH(CH3)2練習：請寫出下列烴基

20、的電子式： 1.甲基 。 2.乙基 。二烷烴的同分異構體的書寫正丙異丙CH2CH2CH3第49頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三同分異構體的書寫減鏈法：主鏈由長到短；支鏈由整到散；位置由心到邊；排布由對到鄰再到間。一邊走，不到端，甲基不連端點，乙基不連端點的鄰位第50頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三附表：烷烴的碳原子數(shù)與其對應的同分異構體數(shù)碳原子數(shù)12345678910同分異體數(shù)1112359183575第51頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三1. 習慣命名法烷烴可以根據(jù)分子里所含_原子的數(shù)目來命名稱為“某烷”，碳原子數(shù)在十以

21、下的，用甲、乙、_、_、_、_、_、_、_、_來表示；碳原子數(shù)在十以上的，用_來表示。例如：C5H12 ，叫_烷，C17H36 叫_烷。并且可用“正”、“異”、“新”來區(qū)別同分異構體，這種命名法適用于簡單烷烴。例如：CH3CH2CH2CH2CH3 稱 作 _ ，稱作_，稱作_。碳丙丁戊己庚辛壬癸數(shù)字戊十七正戊烷異戊烷新戊烷一烷烴的命名第52頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三2. 系統(tǒng)命名法烷烴系統(tǒng)命名法的步驟和原則為： 選主鏈，稱某烷； 編碳號，定支鏈； 取代基，寫在前；標位置，短線連； 不同基，簡到繁；相同基，合并算。第53頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三選主鏈要遵循“長”、“多”原則長選擇最長碳鏈為主鏈，如： 選主鏈，稱某烷；多遇等長碳鏈時，支鏈最多為主鏈，如：應選 ？ 為主鏈。A第54頁，共61頁，2022年，5月20日，20點9分，星期三 編位號要遵循“近”、“簡”、“小”的原則 近離支鏈最近一端編號，如： 編碳號，定支鏈；簡兩取代基距離主鏈兩端等距離時，從簡單取代基開始編號。如取代基不同，就把簡單的寫在前面，復雜的寫在后