天然氣的利用甲烷教學(xué)

關(guān)于天然氣的利用甲烷教學(xué)第1頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三化石燃料：煤石油天然氣:有機物和無機物組成的復(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

是最簡單的有機化合物第2頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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。它還是一種重要的化工原料。（4）“可燃冰”。第3頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三第4頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三第5頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三可燃冰的分布第7頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三第8頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三1、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%。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。第9頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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？有機物分子式

分子中各原子物質(zhì)的量（各組成原子個數(shù)）

摩爾質(zhì)量（相對分子質(zhì)量)分子式：CH4+1-4第10頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三第12頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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：109°28′與金剛石的結(jié)構(gòu)相同但由于有機物的立體結(jié)構(gòu)式書寫起來比較費事，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，講稿共61頁，2023年5月2日，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，講稿共61頁，2023年5月2日，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）=CO2（g）+2H2O（l）；△H=-889.6kJ/mol第15頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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+2O2CO2+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(yīng)方程式中用“→”不用“＝”；第16頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三

你能設(shè)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(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震蕩，石灰水變混濁，證明有二氧化碳生成。請討論:第17頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三探究質(zhì)疑

1.在空氣中燃燒時火焰呈藍色的物質(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，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(dǎo)致管道堵塞、氣流不暢，嚴(yán)重時可能引起爆炸，生成的CO會導(dǎo)致人中毒。第18頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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(yīng)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(xué)反應(yīng)。第19頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三3、取代反應(yīng)第20頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三返回取代反應(yīng)：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(yīng)。第22頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三

常溫下，一氯甲烷(CH3Cl)是氣體，其它三種是液體，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)有機物都難溶于水，易溶于有機溶劑。(2)有機反應(yīng)很復(fù)雜，產(chǎn)物較多；第23頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三取代反應(yīng)置換反應(yīng)適用于有機反應(yīng)適用于無機反應(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)一般是單向進行

反應(yīng)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(yīng)遵循金屬或非金屬的活動順序取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的區(qū)別：第24頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三四、甲烷的用途④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。①除了做氣體燃料，還是一種化工原料。②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。③從甲烷可以制得氯仿和氟利昂。CHCl3+HFCHFCl2+HCl第25頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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，講稿共61頁，2023年5月2日，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(xué)以致用第27頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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、CH3ClB、CH2Cl2

C、CCl4D、HClD2、下列物質(zhì)常溫下呈氣態(tài)的是（）A、CH3ClB、CH2Cl2

C、CHCl3D、CCl4A學(xué)以致用第28頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三

光C、CH4+2O2CO2+2H2OD、CHCl3+HFCHFCl2+HClB、Zn+H2SO4ZnSO4+H24、下列反應(yīng)不屬于取代反應(yīng)的是（）A、CH4+Br2

CH3Br+HBr

點燃BC學(xué)以致用第29頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三烴又叫碳?xì)浠衔镏缓刑肌鋬煞N元素的有機物+=烴tīngq火氣àn烴字的由來：第30頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三下列物質(zhì)屬于烴的是：A．H2SB．C2H2

C．CH3ClD．C2H5OHE．CH4

F．H2G．金剛石H．CH3COOHI．CO2

J．C2H4BEJ第31頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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，講稿共61頁，2023年5月2日，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(jié)構(gòu)有什么特點？觀察思考第33頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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，講稿共61頁，2023年5月2日，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(jié)合，達到“飽和”的一系列化合物。

結(jié)構(gòu)特點：碳碳單鍵、鏈狀、C原子剩余價鍵全部和氫結(jié)合1.烷烴的概念第35頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三(1)結(jié)構(gòu)式：乙烷：HH丙烷：HHH|||||

H－C－C－H

H－C－C－C－H|||||HHHHH

丁烷：HHHH異丁烷：H||||

|H－C－C－C－C－HH--C--H||||

HHHHHH||H－C——C——C－H|||HHH2、烷烴的結(jié)構(gòu)第36頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三(2)結(jié)構(gòu)簡式：例：HHHHH|||||H—C—C—C—C—C—H|||||HH—C—HHHH|

H

CH—CH—CH—CH—CHCH33322

省略C—H鍵把同一C上的H合并省略橫線上C—C鍵

CH3CHCH2CH2CH3CH3或者：CH3CH（CH3

）CH2CH2CH3第37頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三它們對應(yīng)的結(jié)構(gòu)簡式：[CH3CH3][CH3CH2CH3][CH3CH2CH2CH3]乙烷：HH丙烷：HHH|||||

H－C－C－H

H－C－C－C－H|||||HHHHH

丁烷：HHHH異丁烷：H||||

|H－C－C－C－C－HH--C--H||||

HHHHHH||H－C——C——C－H|||HHH[CH3CHCH3]CH3第38頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三4、烷烴的通式:CnH2n+2（n≥1）第40頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三烷烴化學(xué)性質(zhì)（與CH4相似）①氧化反應(yīng)均不能使KMnO4褪色，不與強酸，強堿反應(yīng)。

②取代反應(yīng)其它烷烴與甲烷一樣，一定條件下能發(fā)生取代反應(yīng)。因為可以被取代的氫原子多，所以發(fā)生取代反應(yīng)，其它烷烴比甲烷復(fù)雜。

例如：會產(chǎn)生9種產(chǎn)物。第41頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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氣量或減小空氣氣量。第42頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三六、同系物：

結(jié)構(gòu)相似、分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質(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“CH2”原子團第43頁，講稿共61頁，2023年5月2日，星期三隨堂練習(xí)B下列哪組是同系物（）A、CH3CH2CH2CH3

CH3CHCH3CH3B、CH3CH3CH3CHCH3CH3

另一組是什么關(guān)系？第44頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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，組成上差一個或n個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)4第45頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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、HH4、CH3CH3、CH3CHCH3

||

|

H－C－Cl、Cl－C－ClCH3

|

|

ClH5、CH3CH（CH3）CH2CH3

C（CH3）4

12543第46頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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，講稿共61頁，2023年5月2日，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)∣CCCC－－∣CCCC－－∣CCCC－－∣CCCC－－∣CCCC－∣∣CCCC－∣C∣CCC－∣(E)(B)(F)(A)(C)(G)(D)(H)第48頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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(jié)構(gòu)簡式為

稱為__

基

稱為

基。氫甲乙—CnH2n+1—CH(CH3)2練習(xí)：請寫出下列烴基的電子式：

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，講稿共61頁，2023年5月2日，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，乙基不連端點的鄰位第50頁，講稿共61頁，2023年5月2日，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，講稿共61頁，2023年5月2日，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