甲烷
甲烷
资料ata
二、甲烷的分子组成和结构
分子式：CH4
H
H
电子式： H C H
H
结构式：H C H
H
结构式:用短线来表示一对共用电子的图式
问题：从甲烷的电子式是否可以推断甲烷分子中 碳原子和四个氢原子都在同一个平面上？
甲烷分子的空间结构
球棍模型
比例模型
立体结构： 正四面体型，C原子位于中心，四个H 原子位于正四面体的四个顶点。 4个C-H键的键 长和强度相等，夹角相等（键角是109028/）。
乙烷
HHH ||| H－C－C－C－H || | HH H
丙烷
几种烷烃的球棍模型及对应的结构式
丁烷
丁烷：H H H H
|||| H－C－C－C－C－H
|||| HHHH
异丁烷
异丁烷：
H |
H--C--H
H
H
|
|
H－C——C——C－H
||
|
HH H
相同点
只含C、H两种元素，每个碳以 四个单键与其它原子相结合。
构的现象叫同分异构现象。 具有同分异构现象的化合物互称为同分异
构体。
正丁烷和异丁烷互为同分异构体。
正戊烷、异戊烷和新戊烷互为同分异构体。
C5H12
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH3 CH3
CH3 CH3CCH3
CH3
问：三种物质的沸点是否相同？ 正>异>新
一般带有支链越多的同分异构体，熔沸点越低
2
③取代反应，在光照条件下进行，产物更复杂
例如： CH 3CH 3 Cl 2 光照 会产生9种取代产物。
一氯取代反应的通式：
甲烷
易燃性41活性毒性甲 烷CH 4CAS 登记号：74-82-8 中文名称：甲烷; 甲基氢化物（钢瓶） RTECS 号：PA1490000UN 编号：1971EC 编号：601-001-00-4 英文名称：METHANE; Methyl hydride(cylinder) 原中国危险货物编号：21007分子量：16.0 化学式：CH 4危害/接触 类型急性危害/症状 预防 急救/消防火 灾 极易燃。
禁止明火，禁止火花和禁止吸烟。
切断气源，如不可能并对周围环境无危险，让火自行燃尽；其他情况用二氧化碳，雾状水，干粉灭火。
爆 炸气体/空气混合物有爆炸性。
密闭系统，通风，防爆型电气设备和照明。
使用无火花手工工具。
着火时，喷雾状水保持钢瓶冷却。
从掩蔽位置灭火。
接 触＃吸入窒息。
（见注解）。
通风。
如果浓度高，呼吸防护。
新鲜空气，休息。
必要时进行人工呼吸。
给予医疗护理。
＃皮肤 与液体接触：冻伤。
保温手套。
冻伤时，用大量水冲洗，不要脱去衣服，给予医疗护理。
＃眼睛 与液体接触：冻伤 护目镜。
先用大量水冲洗几分钟（如可能易行，摘除隐形眼镜），然后就医。
＃食入泄露处置撤离危险区域！向专家咨询！通风。
移除全部引燃源。
切勿直接向液体上喷水。
个人防护用具：自给式呼吸器。
包装与标志 欧盟危险性类别：F+符号 R :12 S : 2-9-16-33联合国危险性类别：2.1 中国危险性类别：第2.1项 易燃气体应急响应运输应急卡：TEC(R)-20G1F。
美国消防协会法规：H1（健康危险性）；F4（火灾危险性）；R0（反应危险性）储存耐火设备（条件）。
阴凉场所。
沿地面和天花板通风。
重要数据物理状态、外观：无色压缩或液化气体，无气味。
物理危险性：气体比空气轻。
职业接触限值：阈限值：(C1-C4链烷烃气体）1000ppm（时间加权平均值）（美国政府工业卫生学家会议，2005年）。
最高容许浓度未制定标准。
接触途径：该物质可通过吸入吸收到体内。
甲烷完整PPT课件
目录
• 甲烷基本概念与性质 • 甲烷制备方法与工艺流程 • 甲烷燃烧反应与能量转换原理 • 甲烷储存运输技术发展现状与挑战 • 甲烷在工业生产和生活中应用案例 • 实验操作注意事项与安全防护措施
01
甲烷基本概念与性质
甲烷定义及分子式
甲烷定义
最简单的有机化合物，由碳和氢 元素组成。
燃烧反应方程式及条件
甲烷燃烧反应方程式
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
燃烧条件
需要足够的氧气供应和一定的点燃温度。
能量转换原理及效率分析
能量转换原理
甲烷燃烧时，化学能转化为热能和光 能。
效率分析
燃烧效率受氧气供应、燃烧温度、燃 烧室设计等因素影响，高效燃烧技术 可提高能量转换效率。
环保性能评估及排放标准
与卤素单质发生取代反应，生成卤代 烃。
甲烷在自然界中存在形式
天然气
甲烷是天然气的主要成分，广泛存在于地下 岩石储层中。
沼气
在沼泽地带、污水沟、动物粪便等环境中， 由微生物发酵产生。
煤层气
赋存在煤层中的甲烷，以吸附状态存在于煤 基质颗粒表面。
重要性及应用领域
能源领域
作为燃料，广泛应用于 民用、工业、交通等领
Байду номын сангаас域。
化工原料
用于生产合成氨、甲醇 、甲醛等化工产品。
温室气体
甲烷是一种重要的温室 气体，对全球气候变化
有重要影响。
其他应用
用作制冷剂、发泡剂等 。
02
甲烷制备方法与工艺流程
天然气分离法
01
02
03
天然气成分及性质
天然气主要由甲烷组成， 同时含有少量乙烷、丙烷 等烃类以及硫化氢、二氧 化碳等非烃类成分。
甲烷知识介绍
甲烷知识介绍甲烷在自然界的分布很广，甲烷是最简单的有机物，是天然气，沼气，坑气等的主要成分。
也是含碳量最小（含氢量最大）的烃，也是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分。
它可用来作为燃料及制造氢气、碳黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。
甲烷，化学式CH4，是最简单的烃，由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成，分子结构呈正四面体结构，四个键的键长相同键角相等。
在标准状态下甲烷是一无色无味气体。
一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷。
甲烷主要是作为燃料，如天然气和煤气，广泛应用于民用和工业中。
作为化工原料，可以用来生产乙炔、氢气、合成氨、碳黑、硝氯基甲烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氢氰酸等。
天王星的大气层也存在甲烷和氢气。
据德国核物理研究所的科学家经过试验发现，植物和落叶都产生甲烷，而生成量随着温度和日照的增强而增加。
另外，植物产生的甲烷是腐烂植物的10到100倍。
他们经过估算认为，植物每年产生的甲烷占到世界甲烷生成量的10%到30%。
行星中发现甲烷据国外媒体报道，美国天文学家19日宣布，他们首次在太阳系外一颗行星的大气中发现了甲烷，这是科学家首次在太阳系外行星探测到有机分子，从而增加了确认太阳系外存在生命的希望。
该小组还证实了先前的猜测，即这颗名叫HD 189733b的行星的大气中有水。
甲烷是创造适合生命存在的条件中，扮演重要角色的有机分子。
美国宇航局喷气推进实验室的天文学家，利用绕轨运行的“哈勃”太空望远镜得到了一张行星大气的红外线分光镜图谱，并发现了其中的甲烷痕迹。
甲烷最基本的氧化反应就是燃烧：CH4+2O2→CO2+2H2O甲烷的含氢量在所有烃中是最高的，达到了25%，因此相同质量的气态烃完全燃烧，甲烷的耗氧量最高。
点燃纯净的甲烷，在火焰的上方罩一个干燥的烧杯，很快就可以看到有水蒸气在烧杯壁上凝结。
倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊。
甲烷
3、甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代， 故甲烷的卤代物并非一种，而是4种卤代物的混合物。
CH4 + Cl2
光
CH3Cl + HCl
一氯甲烷（无色气体）
CH3Cl + Cl2 光 CH2Cl2 + HCl 二氯甲烷
石灰水变浑浊， 证明有CO2生成。
温州网讯----2007年鹿城区黄龙街道双桥
村上一窨井“发火”，一路人不幸坠入窨井，脸上
都是血，头发、眉毛已被烧焦，衣裤也被炸烂。窨井
边注的意路面: 点被燃震甲得多烷处前龟必裂须，验几纯十，公斤否重则的会窨爆井炸盖。飞出 10多米远(思，考摔：成两什半么。时一候目甲击烷者会说，爆当炸时最窨强井烈盖?飞) 起
16gx25℅ 1g/mol
=4mol
CH4
交流与讨论：
2.写出甲烷分子的分子式，电子式和结构式
分子式
电子式
结构式
CH4
空间立体结构：
键角 109°28′
球棍模型
科学实验证明：甲烷分子呈正四面体结构， C原子位于正四面体的中心，
四个氢原子位于正四面体的顶点上。
C—H键的键长和键ຫໍສະໝຸດ （109°28′）相同。反应物 生成物 电子转移
反应特点
有机物+单质 有机物+HX
一般生成两种化合物 没发生电子转移， 不是氧化还原反应 很多反应是可逆反应， 副反应较多，用“→” 连接
置换反应
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 单质跟化合物反应，生成 另一种化合物和单质的反应。
一种单质和一种化合物
甲烷相关知识点总结
甲烷相关知识点总结甲烷的物理性质1. 物理性状：甲烷是一种无色、无味、无毒的天然气。
2. 密度：甲烷的密度比空气小，因此它能够上升到大气中。
在标准大气压下，甲烷的密度为0.717 kg/m3。
3. 燃烧特性：甲烷是一种易燃气体，可以在空气中燃烧，产生水和二氧化碳。
4. 溶解性：甲烷难溶于水，但在低温高压条件下可以溶解于水中，形成水合物。
5. 熔点与沸点：甲烷的熔点为-182.5°C，沸点为-161.6°C。
6. 导电性：甲烷是一种非极性分子，因此在标准条件下不会导电。
甲烷的化学性质1. 燃烧反应：甲烷是一种优良的燃料，它与氧气反应产生二氧化碳和水，同时释放出大量能量。
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O2. 氧化反应：甲烷可以被氧气氧化成甲醛、甲酸等化合物。
CH4 + O2 → HCHO + H2OCH4 + 2O2 → HCOOH + H2O3. 裂解反应：在高温下，甲烷可以裂解成碳和氢气。
CH4 → C + 2H24. 氯化反应：甲烷可以与氯气发生反应，生成氯代甲烷。
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl5. 卤素化反应：甲烷可以与溴或碘反应，生成溴代甲烷或碘代甲烷。
CH4 + Br2 → CH3Br + HBrCH4 + I2 → CH3I + HI甲烷的制备方法1. 天然气分离：甲烷是天然气的主要成分，通过对天然气进行脱水、脱硫等处理，可以制备纯净的甲烷气体。
2. 甲烷水合物分解：甲烷水合物是一种在高压低温条件下形成的固态化合物，通过加热可以分解出甲烷气体。
3. 植物腐泥发酵：在缺氧环境下，植物腐泥中的有机物会发生厌氧发酵产生甲烷气体，这也是沼气的主要成分。
甲烷的应用1. 燃料：甲烷是一种优良的燃料，被广泛用于家庭燃气、工业燃料等领域。
2. 化工原料：甲烷可以通过氧化制备甲醛、甲酸等化工原料。
3. 制冷剂：甲烷可以作为制冷剂使用。
4. 发电：甲烷可以用于发电，尤其是在联合循环发电站中。
甲烷知识
简介：甲烷是无色，无味，易燃烧气体，窒息性的气味。
钢瓶装高压压缩气体。
溶解性：微溶于水，溶于醇、乙醚。
，密度(标准状况)0.717克/升，沸点-161.5℃，熔点-182.48℃。
燃烧热(kJ/mol)：889.5、临界温度(℃)：-82.6、临界压力(MPa)：4.59。
闪点(℃)：-188、引燃温度(℃)：538。
在一定条件下，甲烷能发生卤代反应(Cl2，Br2)和热分解(分解成C、H2、C2H2等)等反应。
甲烷燃烧时火焰呈青白色。
沼气、坑气、天然气的主要成分是甲烷。
天然气中的甲烷经低温和加压液化，可以用特殊船舶越洋运输。
甲烷的化学性质甲烷性质稳定，跟酸性KMnO4溶液或溴水均不发生反应。
点燃甲烷和空气的混合气会发生爆炸。
甲烷在空气里的爆炸极限是5.3～14.0％(体积)，在氧气里的爆炸极限是5.4～59.2％(体积)。
商品详细工业甲烷纯度规格电子气纯度规格甲烷的应用甲烷用作热水器、燃气炉热值测试标准燃料甲烷用于生产可燃气体报警器的标准气，校正气甲烷用作太阳能电池，非晶硅膜气相化学沉积的碳源甲烷用作医药化工合成的生产原料注意事项甲烷本身对人体没有特殊毒作用，只是在浓度高时有麻醉效应。
当空气中含量大时，也能造成缺氧、窒息，引起中毒症状。
当甲烷浓度大于10%时产生眼睛和前额的受压感，浓度更高时，开始出现呼吸急促、疲劳、恶心、呕吐等窒息症状，并能导致失去知觉。
泄漏气体时，要用强制通风的方法使其浓度在爆炸范围以下。
漏气的钢瓶如果无法堵漏，则要转移到空旷地方放宅，或者装适当的灯头燃烧。
瓶装气体产品为高压充装气体，使用时应经减压降压后方可使用。
包装的气瓶上均有使用的年限，凡到期的气瓶必须送往有部门进行安全检验，方能继续使用。
每瓶气体在使用到尾气时，应保留瓶内余压在0.5MPa，最小不得低于0.25MPa 余压，应将瓶阀关闭，以保证气体质量和使用安全。
瓶装气体产品在运输储存、使用时都应分类堆放，严禁可燃气体与助燃气体堆放在一起，不准靠近明火和热源，应做到勿近火、勿沾油腊、勿爆晒、勿重抛、勿撞击，严禁在气瓶身上进行引弧或电弧，严禁野蛮装卸。
甲烷
2．下列各组物质中，组内各种物质都属于烃 的是（ ）。
分析：解本题的关键就是紧扣烃的概念。
答： B
3.在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气 混合充分反应后，得到的产物物质的量最多的 是（ ）。
分析：首先应明确，即使甲烷和氯气的物质的量之比 为1:1，产物仍然是四种氯代甲烷的混合物。且无论 生成哪种氯代甲烷，同时都有HCl生成，因此生成HCl 的物质的量最大。
甲烷分子的比例模型 （用绿球和黄球的体积 比来大体上表示碳原子 和氢原子的体积比）
特别提示：球棍模型和比例模型常用于表示
物质的分子结构
二、甲烷的物理性质
1、在通常状况下，甲烷是 一种无色、无气味的气体. 2、密度比空气小，在标准 状况下，是0.717g/L. 3、极难溶解于水.
思考
根据上述甲烷的物理性质,你 知道如何收集甲烷吗?
3.甲烷分子的空间结构
经过大量的科学实验证明，甲烷分子里的 一个碳原子和四个氢原子并不在同一个平面上， 而是形成了一个正四面体的立体结构，碳原子 位于正四面体的中心，而四个氢原子分别位于 正四面体的四个顶点上。
空间构型： 正四面体
键 角： 109°28´
甲烷分子的模型 （绿球表示碳原子， 黄球表示氢原子，短 棍表示价键）
答：选 D
三氯甲烷的形成
Cl HC
Cl
H + Cl—Cl 光 H
Cl
C Cl + H Cl
Cl (三氯甲烷)
卤代演示
俗称 分子式
状态 （S T P）
氯仿 CHCl3
液态 （l）
四氯甲烷的形成
Cl
Cl
Cl C H + Cl—Cl 光 Cl C Cl + H Cl
甲烷的结构
甲烷的结构甲烷，俗称瓦斯，为简单的有机化合物，无色、无味、有特殊的臭鸡蛋味，能与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热、摩擦或撞击能引起燃烧爆炸。
常温下为气态，通常以气体状态存在。
甲烷是一种有刺激性气味的无色、无味、无毒气体，微溶于水，易溶于有机溶剂。
天然气、沼气、主要成分都是甲烷。
天然气是一种无色、无味、无毒、可燃性气体，主要成分为甲烷，占93-98%。
它是一种优质燃料和化工原料。
天然气的主要成分是甲烷。
人工煤气是一种混合物，主要成分为一氧化碳和氢气。
3、人工合成气主要是用一氧化碳和氢气通过点燃可得到甲烷。
4、将合成气的热量用来发电，再把电能转换为机械能。
甲烷的燃烧热是150700kcal。
气体密度是0。
876kg/m3。
固体密度是0。
727kg/m3。
气体是看不见的。
要想让气体燃烧，必须使其充满空间。
用浓硫酸来吸收它。
当放射性同位素、含铀矿石、氧化铀燃烧时会放出二氧化碳。
但因为放射性元素衰变速率极快，所以产生的二氧化碳也不多。
甲烷的燃烧热是150700kcal。
甲烷的燃烧是一个非常复杂的氧化还原反应。
甲烷是有机物，这是它燃烧的本质。
甲烷燃烧生成水和二氧化碳。
由于氧气是助燃的，甲烷中的碳和氢元素同样也具有燃烧的本质。
在高温和氧气的参与下，碳和氢元素化合生成水。
这一系列的反应决定了甲烷燃烧反应的进行。
甲烷在生产过程中的毒性是一个值得重视的问题。
比如甲烷和氮气的混合物称为合成气。
甲烷的毒性很大。
当甲烷和空气接触时，极易发生氧化反应，一般会生成具有腐蚀性的甲烷化合物。
甲烷的毒性主要来源于它所带来的污染，它主要污染空气，严重时可能导致死亡。
甲烷一旦泄露后，会引起爆炸。
并且，现在各地对这方面都比较注意，可还是会经常发生甲烷泄露。
甲烷的燃烧热是150700kcal，甲烷的燃烧是一个非常复杂的氧化还原反应。
甲烷是有机物，这是它燃烧的本质。
甲烷燃烧生成水和二氧化碳。
由于氧气是助燃的，甲烷中的碳和氢元素同样也具有燃烧的本质。
甲烷是什么气体
甲烷是什么气体
甲烷是一种无色无味的气体。
分子式为CH4,其是化学结构中一种简单的碳氢化合物，属于一种气体燃料，是化工产品的重要组成原材料之一，是最简单的有机物化合物，通常情况下化学性质比较稳定。
甲烷是有毒的，其本身毒性较低，但是当浓度过高时，会导致空气中含氧量下降，导致人体缺氧室息。
甲烷俗称瓦斯，在自然界分布较广，是天然气、沼气、坑气的主要成分，能够作为制作氢气、炭黑、一氧化碳等物质的原料。
甲烷的化学性质一般情况下比较稳定，但是在某些环境下，甲烷也会发生某些反应，其基本的氧化反应就是燃烧。
甲烷主要是作为燃料，如天然气和煤气，广泛应用于民用和工业中。
作为化工原料，可以用来生产乙炔、氢气、合成氨、碳黑、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氢氰酸等。
甲烷是一种很重要的燃料，是天然气的主要成分，约占87%。
在标准压力的室温环境中，甲烷无色、无味。
家用天然气的特殊味道，是为了安全而添加的人工气味，通常是使用甲硫醇或乙硫醇。
甲烷高温分解可得炭黑，用作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂等。
氯仿和CCl4都是重要的溶剂。
甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、坑气的主要成分之一。
它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。
甲烷用作热水器、燃气炉热值测试标准燃料。
生产可燃气体报警器的标准气，校正气。
还可用作太阳能电池，非晶硅膜气相化学沉积的碳源。
以及甲烷用作医
药化工合成的生产原料。
甲烷的性质
第一节 最简单的有机化合物---甲烷
（2）甲烷的取代反应 ：
通入Cl2
通入Cl2
①
②
黑纸
甲烷
甲烷
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
现象：试管①中气体呈淡黄绿色 试管②中淡黄绿色消失，试管壁有油状液体，
并有少量白雾。 结论：光照条件下，甲烷与氯气发生了反应
第一节 最简单的有机化合物---甲烷
甲烷的结构式形成卤代物的历程
一氯甲烷的形成 H
方程式中间用“ ”而不用“ ”
在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色的气体 还有CO、H2 。
第一节 最简单的有机化合物---甲烷
动动脑 如图,某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种。将X气 体燃烧，把燃烧后生成的气体通过A. B两个洗气瓶。
(1)若A洗气瓶的质量增加，B的质量不变，则气体X是H__2_. (2)若A洗气瓶的质量不变，B的质量增加，则气体X是C__O_. (3)若A. B两个洗气瓶的质量都增加，则气体X可能是_C__H. 4
四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）
注意：甲烷是与氯气发生取代反应,且产物是混合物 （与氯水不反应）
第一节 最简单的有机化合物---甲烷
取代反应：
定义：有机物分子里的某些原子或原子团 被其他原子或原子团所代替的反应叫取代 反应。
特征：取而代之，有进有出
C2H5Br + H2O NaOH 2CH3CH2OH + 2Na
H H
(3)结构式： H C H H
(4)结构简式：CH4
第一节 最简单的有机化合物---甲烷
4.甲烷的立体结构
空间结构
正四面体
经过科学实验证明，甲烷是以碳原子 为中心， 四个氢原子为顶点的正四面体， 四个C-H键的长度和强度相同。键角均为： 109。28，
甲 烷
甲 烷1、甲烷：CH 4，空间正四面体，键角109º28′，非极性分子 电子式：正四面体（二氯甲烷无同分异构体） 天然气，沼气，坑气的主要成份是CH 4 无色、无味的气体，不溶于水，比空气轻，是天然气、沼气（坑气）和石油气的主要成分（天然气中按体积计，CH 4占80%~97%）。
2、甲烷化学性质：①稳定性：常温下不与溴水、强酸、强碱、KMnO 4(H +)等反应.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
②可燃性：CH 4+2O 2−−−→点燃CO 2+2H 2O(火焰呈蓝色，作燃料)③取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫取代反应。
CH 4在光照条件下与纯Cl 2发生取代反应为： CH 4+Cl 2−−→光CH 3Cl+HCl (CH 3Cl 一氯甲烷，不溶于水的气体) CH 3Cl+Cl 2−−→光CH 2Cl 2+HCl (CH 2Cl 2二氯甲烷，不溶于水) CH 2Cl 2+Cl 2 −−→光CHCl 3+HCl (CHCl 3三氯甲烷，俗名氯仿，不溶于水，有机溶剂) CHCl 3+Cl 2 −−→光 CCl 4+HCl (CCl 4四氯甲烷，又叫四氯化碳，不溶于水，有机溶剂) ④高温分解：2C 150010004H 2)(C CH +−−−−→−︒-炭黑 222C 160015004H 3H C CH 2+−−−−→−︒-3. 用途：甲烷是一种很好的气体燃料，并可用来制取H 2、炭黑、乙炔、氯仿、四氯化碳等。
4. 甲烷的实验室制法：（1）药品：无水醋酸钠和碱石灰混和加热： （2）反应原理：碱石灰中CaO 的作用：①吸收水分 ②使混和物疏松，利于甲烷逸出 ③稀释NaOH ，防止高温下腐蚀玻璃。
（3）发生装置：与制O 2、NH 3装置相同。
（4）收集方法：排水法或向下排空气法。
烷 烃1、烷烃：碳原子间以单键结合成链状，碳原子剩余价键全部跟氢原子结合的烃称为烷烃(也叫饱和链烃)2、烷烃通式：C n H 2n+2(n≥1)3、烷烃物理通性：①状态：C 1-C 4的烷烃常温为气态，C 5-C 17液态，C 数>17为固态，新戊烷是气体②熔沸点：C 原子数越多， 熔沸点越高。
甲烷
甲烷分子结构甲烷分子式CH4。
最简单的有机化合物。
甲烷是没有颜色、没有气味的气体，沸点-161.4℃，比空气轻，它是极难溶于水的可燃性气体。
甲烷和空气成适当比例的混合物，遇火花会发生爆炸。
化学性质相当稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂（如KMnO4）等一般不起反应。
在适当条件下会发生氧化、热解及卤代等反应。
甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一。
它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。
413kJ/mol、109°28′，甲烷分子是正四面体空间构型，上面的结构式只是表示分子里各原子的连接情况，并不能真实表示各原子的空间相对位置。
甲烷的产生：据德国核物理研究所的科学家经过试验发现，植物和落叶都产生甲烷，而生成量随着温度和日照的增强而增加。
另外，植物产生的甲烷是腐烂植物的１０到１００倍。
他们经过估算认为，植物每年产生的甲烷占到世界甲烷生成量的１０％到３０％1．含碳元素的化合物都是有机化合物吗？举例说明。
答案不是，有机化合物都含有碳元素，但含有碳元素的物质不一定都是有机物，如CO、CO2、碳酸盐、碳酸氢盐都属于无机物。
二、甲烷1．存在和用途(1)存在：甲烷是天然气沼气和煤矿坑道气的主要成分。
(2)用途：天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，还是一种重要的化工原料。
．2组成与结构(1)表示方法(2)结构特点甲烷分子是以碳原子为中心，氢原子为顶点的正四面体结构，其中C—H键的键长和键能相同。
2．如何证明甲烷分子是正四面体结构？答案甲烷的正四面体结构，可以通过研究CH2Cl2存在几种结构来确定。
CH4有四个等同的C—H键，在空间上可能有两种对称分布：正四面体结构和平面正方形结构，如图所示。
若是正四面体结构，甲烷分子中任意两个氢原子被两个氯原子取代，CH 2Cl 2的结构只有一种；若是平面正方形结构，则取代的两个氢原子分邻位和对位，CH 2Cl 2的结构有两种。
甲烷
甲烷/沼气/ methane；Marsh gas甲烷甲烷分子式CH4。
最简单的有机化合物。
甲烷是没有颜色、没有气味的气体，沸点-161.4℃，比空气轻，它是极难溶于水的可燃性气体。
甲烷和空气成适当比例的混合物，遇火花会发生爆炸。
化学性质相当稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂（如KMnO4）等一般不起反应。
在适当条件下会发生氧化、热解及卤代等反应。
甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一。
它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。
413kJ/mol、109°28′，甲烷分子是正四面体空间构型，上面的结构式只是表示分子里各原子的连接情况，并不能真实表示各原子的空间相对位置。
1.物质的理化常数:国标编号 21007CAS号 74-82-8中文名称甲烷英文名称 methane；Marsh gas别名沼气分子式 CH4 外观与性状无色无臭气体分子量 16.04 蒸汽压 53.32kPa/-168.8℃闪点：-188℃熔点 -182.5℃沸点：-161.5℃溶解性微溶于水，溶于醇、乙醚密度相对密度(水=1)0.42(-164℃)；相对密度(空气=1)0.55 稳定性稳定危险标记 4(易燃液体) 主要用途用作燃料和用于炭黑、氢、乙炔、甲醛等的制造2.对环境的影响:一、健康危害侵入途径：吸入。
健康危害：甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。
当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。
若不及时脱离，可致窒息死亡。
皮肤接触液化本品，可致冻伤。
二、毒理学资料及环境行为毒性：属微毒类。
允许气体安全地扩散到大气中或当作燃料使用。
有单纯性窒息作用，在高浓度时因缺氧窒息而引起中毒。
空气中达到25～30%出现头昏、呼吸加速、运动失调。
急性毒性：小鼠吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用；兔吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用。
甲烷
解 法2： ：
作业： 作业： *1）某烃中含碳 85.7%该烃对氢气的 为28。求此烃的 ） 该烃对氢气的D为 。 该烃对氢气的 分子式。 分子式。 *2）CH4和H2混合气充分燃烧，生成 CO2)=m(混合 ） 混合气充分燃烧，生成m( 混合 气体) 气体 。求V(CH4)／V(H2) ／ 3） CH4和CO混合气体充分燃烧，消耗的 ） 混合气体充分燃烧， 混合气体充分燃烧 消耗的V(O2)=V(混 混 合气体)。 合气体 。求m(CH4)／m(CO) ／ *4） CH4和O2混合气体 ） 混合气体60ml点燃爆炸（O2足量） ，恢 点燃爆炸（ 足量） 点燃爆炸 复常温，剩余24ml气体。求原 气体。 复常温，剩余 气体 求原V(CH4) *5）甲烷高温下分解为乙炔（C2H2）和氢气的混合气 ）甲烷高温下分解为乙炔（ 体。求此混合气体的密度是氢气的几倍
），将产物依次通过装有无 例1：燃烧甲烷 ：燃烧甲烷1.12L（ρ=0.717g/L），将产物依次通过装有无 （ ）， 水氯化钙和装有碱石灰的干燥管，称量干燥管，依次增重1.8g 水氯化钙和装有碱石灰的干燥管，称量干燥管，依次增重 和2.2g 解：
m m m
甲烷
= 0.717 ×1.12 = 0.8 g = 1.8 × 2 × 1 = 0.2 g 18 H = 2.2 ×12 射日光
饱和食盐水
取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其它 取代反应： 原子或原子团所代替的反应。 原子或原子团所代替的反应。
CH4 + Cl2-------CH3Cl + HCl 一氯甲烷 CH3Cl + Cl2-------CH2Cl 2+ HCl 光照 依次取代 二氯甲烷 CH2Cl 2 + Cl2-------CHCl3 + HCl 三氯甲烷 ( 氯仿) CHCl3 + Cl2-------CCl4 + HCl 四氯化碳
甲烷化学式
甲烷化学式▼▼目录▼▼甲烷的化学式以及简介甲烷物理性质和化学性质甲烷的取代反应甲烷的氧化反应●甲烷的化学式以及简介甲烷，化学式CH4，是最简单的烃，由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成，因此甲烷分子的结构为正四面体结构，四个键的键长相同键角相等。
在标准状态下甲烷是一无色无味气体。
一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷。
从理论上说，甲烷的键线式可以表示为一个点“·”，但实际并没有看到过有这种用法，可能原因是“·”号同时可以表示电子。
所以在中学阶段把甲烷视为没有键线式。
甲烷主要是作为燃料，如天然气和煤气，广泛应用于民用和工业中。
作为化工原料，可以用来生产乙炔、氢气、合成氨、碳黑、硝氯基甲烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氢氰酸等。
●甲烷物理性质和化学性质物理性质：甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分，化学符号为CH?。
甲烷为无色、无臭、易燃气体。
分子量16.04，沸点-161.49℃,蒸气密度0.55g/L,饱和空气浓度100%,爆炸极限4.9%～16%,水中溶解度极小为0.0024g%(20℃)。
化学性质：甲烷具有极大的化学稳定性，不与酸、碱、氧化剂、还原剂起作用。
但甲烷中的氢原子可被卤素取代而生成卤代烷烃。
>>>●甲烷的取代反应甲烷的卤化中，主要有氯化、溴化。
甲烷与氟反应是大量放热的，一旦发生反应，大量的热难以移走，破坏生成的氟甲烷，只得到碳和氟化氢。
因此直接的氟化反应难以实现，需用稀有气体稀释。
碘与甲烷反应需要较高的活化能，反应难以进行。
因此，碘不能直接与甲烷发生取代反应生成碘甲烷。
但它的逆反应却很容易进行。
以氯化为例：可以看到试管内氯气的黄绿色气体逐渐变淡，有白雾生成，试管内壁上有油状液滴生成，这是甲烷和氯气反应的所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿(或三氯甲烷)、四氯化碳(或四氯甲烷)、氯化氢和少量的乙烷(杂质)的混合物。
甲烷
用作化工原料 富含甲烷的干性或湿性天然气中的甲 烷组分，是生产一系列化工产品的重要原料。 其主要内容就是甲烷的化工利用。甲烷经热裂 解可生产乙炔或炭黑；经氯化可制得甲烷氯化 物；经硫化可制得二硫化碳；经硝化可制得硝 基烷烃；加氨氧化可制得氢氰酸；直接催化氧 化可得甲醛。
返回Leabharlann 二硫化碳 :无色液体。实验室用的纯的二硫化 碳有类似氯仿的芳香甜味，但是通常不纯的工 业品因为混有其他硫化物（如羰基硫等）而变 为微黄色，并且有令人不愉快的烂萝卜味。它 可溶解硫单质。二硫化碳用于制造人造丝、杀 虫剂、促进剂等，也用作溶剂。
20111311班
杨佳虹 郑淑真 马学敏
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物理性质 化学性质
分子结构 制备
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C原子在中心，四个H原子 在四个顶角，每个C-H键的 键长都相等。
甲烷的一氯取代物没有同分异构体。说明 甲烷中的四个氢是完全等价的，于是甲烷 的分子结构就是一个C和4个氢通过完全 等价的连接方式在空间中存在。于是我们 可以想象出来这样的结构只有正方形（C 在中心）或者正四面体（C在中心）。
一定量的甲烷燃烧后的产物为一氧化碳、 二氧化碳和水蒸气，此混合气的质量为 49.6Sg。当混合气缓缓通过足量的无水氯 化钙后，无水氯化钙增重25.2g，则原混 合气中二氧化碳的质量为多少克? 解：已知生成的水是25.2g，为1.4mol，其中含H 2.8mol， 这些H来自于甲烷，因此甲烷为0.7mol；又知反应得到的混 合气为49.6g， 则二氧化碳、一氧化碳的质量共49.6-25.2=24.4(g)。 设生成的二氧化碳物质的量为工，一氧化碳物质的量为y， 其中的碳元素即为甲烷中碳元素,则 解得x=0.3 混合气中二氧化碳为44×0.3=13.2(g)
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6． 如下图所示， 集气瓶内充满某混合气体， 置于光亮处， 将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气 瓶，集气瓶内气体可能是 ( )
①CO、O2 ②Cl2、CH4 ③NO2、O2 ④N2、H2 A．①② B．②④ C．③④ D．②③
点燃
→CO2
+2H20
现象：安静燃烧，淡蓝 色的火焰 注意：有机反应方程式用“ “ = ”。 ”，不用
如何检验 CH4 的燃烧产物？如何证明甲烷是由碳氢两 种元素组成？
答案 将甲烷点燃，在火焰上方罩上一个洁净而干燥的 烧杯，若烧杯内壁上有水雾生成则证明燃烧产物中有 H2O；然后迅速将烧杯倒转过来，向其中加入少量澄清 石灰水，变浑浊则说明有 CO2 生成。
注意:
点燃甲烷前必须验纯,否则会
爆炸
爆炸极限
在空气中体积含量5%——15.4%
VCH4:VO2=1:2爆炸最剧烈
• 2．取代反应
•
•
(1)甲烷与氯气的取代反应
①实验探究
2、甲烷的取代反应 （有机化学重要反应类型之一）
H H C H + Cl H Cl
光
H H C Cl + H H Cl
CH4 + Cl2
(3)物质的量的关系 CH4 与 Cl2 发生取代反应时，每 1 mol H 原子被取代，消耗 1 mol Cl2 分子，同时生成 1 mol 的 HCl 分子。 (4)注意： ①有机反应比较复杂，常伴随很多副反应发生，因此有机反应方 程式常用“→”。 ②CH4 与 Cl2 的反应逐步进行，应分步书写。 光 ③当 n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1 时，反应并不只发生 CH4＋Cl2― ― → CH3Cl＋HCl，其他反应仍发生。
思维拓展 1．点燃甲烷之前为什么要验纯？ 答案 当甲烷在空气或氧气中的含量达到一定值时 (爆炸极
限)遇火花就会发生爆炸。甲烷的爆炸极限是 5%～15.4%， 即甲烷在空气中的浓度低于 5%时不燃烧，浓度高于 15.4% 时能安全地燃烧而不爆炸。 其他可燃性气体也存在爆炸极限， 所以点燃可燃性气体之前 都要检验其纯度。
• 【应用】 甲烷和氯气以物质的量比1∶1混 合，在光照条件下，得到的有机产物是 ( )。 • ①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4 • A．只有① B．①和②的混合物 • C．只有② D．①②③④的混合物 • 解析 甲烷和氯气按等物质的量反应， 而不是只有1个甲烷分子与1个氯分子反应， 所以无论反应物的物质的量之比是多少， 都会得到各种氯代物的混合物。故正确答 案为D。 • 答案 D
2．甲烷发生取代反应常注意哪些问题？ 答案 (1) 反应条件 —— 光照 ( 室温下在暗处不发生反
应 )。(2)反应物质 ——纯卤素单质，例如甲烷与氯水、溴 水不反应，与氯气、溴蒸气在光照条件下发生取代反应。 (3)甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲烷的卤 代物并非一种，而是 4 种卤代物的混合物。
第一节 最简单的有机化合物 －甲烷
什么叫有机物？
（ 碳的氧化物CO、CO2 、化合物为有机物。 1、定义：
2、组成元素：
碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等
主要元素
其他元素
思维拓展 1．含碳元素的化合物都是有机化合物吗？举例说明。
答案 不是，有机化合物都含有碳元素，但含有碳元素 的物质不一定都是有机物，如 CO、CO2、碳酸盐、碳 酸氢盐都属于无机物。
( C )
解析
从概念上看，烃中只含碳、氢两种元素，故 C 项
正确， A、B 错误；烃完全燃烧的产物为 CO2 和水，但 仅含 C、H、O 三种元素的化合物完全燃烧产物也只有 CO2 和水， D 项错误。
5．将甲烷和氯气以 1∶4 的体积比混合于大试管中，并 将该试管倒置于水槽(内盛饱和食盐水)中，用光照射 大试管。有关现象的描述错误的是 A．试管内的黄绿色逐渐消失 B．试管内液面逐渐上升 C．试管内有油状物生成 D．试管内气体黄绿色变浅，并不消失 ( )
H C H H
正四面体
三、甲烷的物理性质：
无 色 无 味的 气 体，密度 比空气小 ， 收集 极难 溶于水。 收集 向下排气法
排水法
四、甲烷的化学性质：
通常情况下
甲烷的化学性质比较稳定
与强酸、强碱、强氧化剂如高锰酸钾、 溴水等都不起反应。
四、甲烷的化学性质：
1、甲烷的氧化反应燃烧
CH4 + 2O2
注意：有机反应方程式用“ “ = ”。 这些反应是置换反应吗？
②甲烷的四种氯代产物的性质。 a． 水溶性： CH3Cl、 CH2Cl2、 CHCl3、 CCl4 均________。 b．状态：常温下除 CH3Cl 是______________，其余 三种均为________。 ③取代反应概念： 有机物分子里的_______被其他____ 所替代的反应。 4、无论 CH4 和 Cl2 的比例如何，发生取代反应的产物都是 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 和 HCl 的混合物
• 甲烷发生取代反应的有关规律 • (1)反应条件和反应物 • 反应条件为光照，反应物为卤素单质。例 如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯 气，溴蒸气发生取代反应。 • (2)反应产物 • 虽然反应物的比例、反应的时间长短等因 素会造成各种产物的比例不同，反应的产 物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种 有机物与氯化氢形成的混合物。
光
CH3Cl + HCl
一氯甲烷（无色气体） 光
CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + Cl2
CH2Cl2 + HCl
二氯甲烷（难溶于水的无色液体） 光
CHCl3 + HCl
三氯甲烷又叫氯仿（有机溶剂） 光
CCl4 + HCl ”，不用
四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）
• 仅含碳和氢两种元素的有机物叫 做烃，又称为碳氢化合物。 • “烃”是一类最简单的有机物 • 甲烷是最简单的烃
一、甲烷的存在:
甲烷是天然气、沼气和煤矿的坑道气 (瓦斯)、油天气以及海底可燃冰的主 要成分。
• 常见有机物结构的表示方法 含义 用元素符号表示物质分子组 分子式：CH4 成的式子，可反映一个分子 中原子的种类和数目 最简式(实验式)： 表示物质组成的各元素原子 CH4 最简整数比的式子 用小黑点等符号代替电子， 电子式： 表示原子最外层电子成键情 况的式子 表示方法
结构式：
①具有化学式所能表示的意 义，能反映物质的结构； ②表示分子中原子的结合或 排列顺序的式子，但不表示 空间构型 小球表示原子，短棍表示价 键(单键、双键或三键)
球棍模型： 比例模型：
用不同体积的小球表示不同 大小的原子
一.甲烷的组成与结构
分子式 电子式 结构式
H
CH4
H
H C H H
空间结构（示 意图）
3．以下关于甲烷的说法中错误的是 A．甲烷分子是由极性键构成的分子 B．甲烷分子具有正四面体结构
( D )
C．甲烷分子中四个 C—H 键是完全等价的键 D．甲烷分子中具有非极性键
解析 甲烷分子的正四面体结构中， 四个键的长度、 角度相等， 四个氢原子的位置一样， 分子中的 C—H 键为极性键。
4．有机物中的烃是________的化合物 A．含有碳元素 B．含有碳元素和氢元素 C．仅含有碳元素和氢元素 D．燃烧后生成二氧化碳和水