天然氣利用甲烷教學(xué)

1、關(guān)于天然氣的利用甲烷教學(xué)第1頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三化石燃料：煤石油天然氣:有機(jī)物和無機(jī)物組成的復(fù)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(zhì)主要是各種液態(tài)碳?xì)浠衔?主要為甲烷 是最簡單的有機(jī)化合物第2頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三科學(xué)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(dá)上海的一項(xiàng)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(diǎn)9分，星期三第4頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三第5頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)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?chǔ)量較大，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(diǎn)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(diǎn)9分，星期三第8頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三1、已知甲烷的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.717 g/L ，含碳75

3、%，含氫25%。請同學(xué)們利用這些數(shù)據(jù)推出甲烷中的碳、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)。第9頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三 已知甲烷的密度在標(biāo)準(zhǔn)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(jī)物分子式 分子中各原子物質(zhì)的量 （各組成原子個(gè)數(shù)） 摩爾質(zhì)量 （相對分子質(zhì)量)分子式：CH4+1-4第10頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三1.分子式：CH4電子式：HHHCH結(jié)構(gòu)式：CHHHH+1-4一、甲烷的分子結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)：正四面體第11頁，共61頁，2022年，5月20

4、日，20點(diǎn)9分，星期三第12頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三甲烷分子呈正四面體結(jié)構(gòu)甲烷分子不是平面四邊形結(jié)構(gòu)鍵角：10928與金剛石的結(jié)構(gòu)相同但由于有機(jī)物的立體結(jié)構(gòu)式書寫起來比較費(fèi)事，為方便起見，一般采用平面的結(jié)構(gòu)式。 （立體）課堂練習(xí)第13頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三二、甲烷的物理性質(zhì)： 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(biāo)準(zhǔn)狀況下)第14頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)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(xué)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(diǎn)9分，星期三三、甲烷的化學(xué)性質(zhì)1、可燃性CH4爆炸極限：5%15.4%CH4+2O2 CO2+2H2O點(diǎn)燃因其含碳量低，其火焰為淡藍(lán)色火焰。注意：1、點(diǎn)燃甲烷前必須驗(yàn)純，否則會(huì)爆炸。 (思考：什么時(shí)候甲烷會(huì)爆炸最強(qiáng)烈?)2、有機(jī)反應(yīng)方程式中用“ ”不用“”；第16頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三 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？ 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

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(diǎn)9分，星期三探究質(zhì)疑 1. 在空氣中燃燒時(shí)火焰呈藍(lán)色的物質(zhì)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(shí)，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(huì)導(dǎo)致管道堵塞、氣流不暢，嚴(yán)重時(shí)可能引起爆炸，生成的CO會(huì)導(dǎo)致人中毒。 第18頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三通常情況下，甲烷比較穩(wěn)定。結(jié)論：甲烷與KMnO4溶液不發(fā)生反應(yīng)，也不與溴水發(fā)生反應(yīng) 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(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑一般不反應(yīng)2、通常情況下，甲烷穩(wěn)定。一般不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。第19頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三3、取代反應(yīng)第20頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三現(xiàn)象：瓶壁上有 狀 生成。 量筒內(nèi)液面 。 甲烷與氯氣反應(yīng)：油 液滴 上升 3、取代反應(yīng)第21頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三返回取代反應(yīng)：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)。第22頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)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(yīng)可能有五種產(chǎn)物，其中有兩 種氣體產(chǎn)物；(3)多數(shù)有機(jī)物都難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。(2)有機(jī)反應(yīng)很復(fù)雜，產(chǎn)物較多；第23頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三取代反應(yīng)置換反應(yīng)適用于有機(jī)反應(yīng)適用于無機(jī)反應(yīng)反應(yīng)物、生成物中不一定有單質(zhì)反應(yīng)物、生成物中一定有單質(zhì)逐步取代 ，很多反應(yīng)是可逆的反應(yīng)一般是單向進(jìn)行 反應(yīng)能否進(jìn)行受催化劑、溫度、光照等外界條件影響較大 在水溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)遵循金屬或非金屬的活動(dòng)順序取代反應(yīng)與置換反

9、應(yīng)的區(qū)別：第24頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)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(diǎn)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(zhì)化學(xué)性質(zhì)氧化反應(yīng)分解反應(yīng)取代反應(yīng)決 定 反應(yīng)無色無味的氣體，極難溶于水，密度比空氣小。甲烷的結(jié)構(gòu)：正四面體小結(jié)第26頁，共61頁，2022年，5月20日，

10、20點(diǎn)9分，星期三1、下列有關(guān)甲烷物理性質(zhì)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(shí)常用排水法，是因?yàn)榧淄榈拿芏扰c空氣的密度相近。D、甲烷能用排水法收集是因?yàn)榧淄殡y溶于水D學(xué)以致用 第27頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三3、在光照下，將等物質(zhì)的量的CH4和Cl2充分反應(yīng)，得到的產(chǎn)物物質(zhì)的量最多的是（ ） A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HClD2、下列物質(zhì)常溫下呈氣態(tài)的是 （ ）A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CHCl3 D、CCl4A學(xué)以致用第28頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)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(yīng)不屬于取代反應(yīng)的是（ ）A、CH4+Br2 CH3Br+HBr 點(diǎn)燃BC學(xué)以致用第29頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三烴又叫碳?xì)浠衔镏缓刑肌鋬煞N元素的有機(jī)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(diǎn)9分，星期三下列物質(zhì)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(diǎn)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(jié)構(gòu)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(diǎn)9分，星期三戊 烷己烷 每個(gè)碳原子的化合價(jià)都已充分利用，都達(dá)到“飽和”。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)？觀察思考第33頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三庚 烷辛烷 每個(gè)碳原子的化合價(jià)都已充分利用，都達(dá)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(diǎn)9分，星期三五、烷烴 碳原子都以碳碳單鍵相連，其余的價(jià)鍵均用于與氫原子結(jié)合，達(dá)到“飽和”的一系列化合物。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：碳碳

13、單鍵、鏈狀、C原子剩余價(jià)鍵全部和氫結(jié)合1.烷烴的概念第35頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三(1)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu) 第36頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三(2)結(jié)構(gòu)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(diǎn)9分，星期三它們對應(yīng)的結(jié)構(gòu)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)9分，星期三烷烴化學(xué)性質(zhì)（與CH4相似）氧化反應(yīng)均不能使KMnO4褪色，不與強(qiáng)酸，強(qiáng)堿反應(yīng)。 取代反應(yīng)其它烷烴與甲烷一樣，一定條件下

16、能發(fā)生取代反應(yīng)。因?yàn)榭梢员蝗〈臍湓佣?，所以發(fā)生取代反應(yīng)，其它烷烴比甲烷復(fù)雜。 例如：會(huì)產(chǎn)生9種產(chǎn)物。第41頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三思考： 家用燃?xì)庠钊粼瓉頍夯蜌猓ㄖ饕煞譃镃3H8）,現(xiàn)要改燒天然氣，應(yīng)如何改造？ 改造的方法是增大燃?xì)膺M(jìn)氣量或減小空氣氣量。第42頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三六、同系物： 結(jié)構(gòu)相似、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(jié)構(gòu)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(tuán)第43頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三隨堂練習(xí)B下列哪組是同系物（ ）A、CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3B、CH3CH3 CH3CHCH3 CH3 另一組是什么關(guān)系？第44頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三同位素、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)

18、4第45頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三練習(xí)： 1、下列五組物質(zhì)中_互為同位素，_是同素異形體，_ 是同分異構(gòu)體，_是同系物，_是同一物質(zhì)。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(diǎn)9分，星期三七、同分異構(gòu)體（1）碳鏈異構(gòu)問題1：甲烷、乙烷、丙烷有同分異構(gòu)體？問題2：丁烷有幾種同分異構(gòu)體？問題3：戊烷、己烷的同分異構(gòu)體如何書寫？第47頁，共61頁，2022年，5月20日

19、，20點(diǎn)9分，星期三練習(xí)1、下列哪些物質(zhì)是屬于同一物質(zhì)？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(diǎn)9分，星期三1、烴基烴分子失去一個(gè)_原子所剩余的原子團(tuán)叫做烴基，烴基一般用“R”來表示。若烷烴失去一個(gè)氫原子所剩余的原子團(tuán)叫做烷基，烷基的通式為 如“CH3”叫_基，“CH2CH3”叫_基。CH3CH2CH3 分子失去一個(gè)氫原子后剩余的原子團(tuán)的結(jié)構(gòu)簡式為 稱為_ 基 稱為 基。氫甲乙CnH2n+1CH(CH3)2練習(xí)：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(gòu)體的書寫正丙異丙CH2CH2CH3第49頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三同分異構(gòu)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(diǎn)，乙基不連端點(diǎn)的鄰位第50頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三附表：烷烴的碳原子數(shù)與其對應(yīng)的同分異構(gòu)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(diǎn)9分，星期三1. 習(xí)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(gòu)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(diǎn)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(hào)，定支鏈； 取代基，寫在前；標(biāo)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(diǎn)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(shí)，支鏈最多為主鏈，如：應(yīng)選 ？ 為主鏈。A第54頁，共61頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)9分，星期三 編位號(hào)要遵循“近”、“簡”、“小”的原則 近離支鏈最近一端編號(hào)，如： 編碳號(hào)，定支鏈；簡兩取代基距離主鏈兩端等距離時(shí)，從簡單取代基開始編號(hào)。如取代基不同，就把簡單的寫在前面，復(fù)雜的寫在后