人类参考资料发现认识甲烷的历程
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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
教学设计]天然气的利用甲烷二、教材分析《课程标准》对本课教学内容的基本要求是在初中的基础上进一步学习与人类生存和发展密切相关的一些有机化合物的重要知识；并不要求去追求知识的系统性和知识迁移。
本节内容是在学生通过初中学习，初步认识甲烷的燃烧反应和一些主要用途的基础上，进一步从甲烷的分子结构角度来认识甲烷的化学性质（氧化反应，取代反应）等。
学生在学习中需要初步应用已有的原子结构、化学键等基础知识，从宏观、微观的角度来全面认识甲烷。
但由于学生对教材的内容比较陌生，基本没有形成有机物的学习方法，空间想象思维较弱，所以在学习中应用辩证的观点从结构理解性质有一定的困难。
因而在教学中通过模型制作培养逻辑思维和空间想象力。
《学科教学指导意见·化学》对《天然气的利用甲烷》课时分配建议为1课时。
对甲烷的教学建议：初中化学中学生已经接触过甲烷，对甲烷的分子式、存在和应用有了一定的了解，所以高中教学应把结构、性质和用途作为学习的重点，尤其是化学性质的学习。
为了更好的激发学生的求知欲望，又能体现新课程的三维目标。
本课采用信息加工模式，充分体现化学和生活的紧密联系。
通过讲解甲烷的存在、用途、性质、结构，让学生以甲烷作载体去体会有机化学学习的内容和特点。
三、学情分析根据心理学研究表明：高一学生正处在求知欲强、好胜心强、兴趣广泛；但稳定的情感、态度、价值观尚未形成，自我认识能力不足，思维活跃但不深刻的阶段，这些是我们应该充分认识到的。
在初中化学中学生已经接触过甲烷，对甲烷的分子式、存在和应用有了一定的了解，高中重点是学生甲烷的化学性质，而且把所学的知识与生产、生活有机的结合起来，使学生感到既熟悉又有新知识可以学，因为这部分知识与生活息息相关，从而可以激发学生的学习热情。
四、教学目标（一）知识与技能目标：1、知道化石燃料的主要成分，认识综合利用甲烷对于充分利用自然资源、环境保护及保障国民经济可持续发展等方面的意义；2、认识甲烷的分子组成、结构特征、主要化学性质及应用，初步认识取代反应的概念；3、了解有机化合物分子中基团——甲基的概念；4、知道可燃性气体在保存、点燃中的安全问题。
沼气基本知识
沼气基本知识一、沼气的基本知识和发展历史人类发现、利用沼气，已有悠久的历史。
1776年，意大利科学家沃尔塔发现沼泽地里腐烂的生物质发酵，从水底冒出一连串的气泡，分析其主要成分为甲烷和二氧化碳等气体。
由于这种气体产生于沼泽地，故俗称“沼气”。
1781年，法国科学家穆拉发明人工沼气发生器。
200多年过去了，如今全世界约有农村家用沼气池530万个，中国就占了92％。
农村沼气池的主要填料是猪粪、秸秆、污泥和水等。
随着农村沼气使用的日益推广和大型厌氧工程技术的进步，90年代以来，世界范围内的一些大型沼气工程有了迅速发展。
1、什么是沼气?沼气是一种可燃气体，由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气2、沼气含有哪些成分?沼气是一种混合气体，主要成分是甲烷(CH4)、其余为二氧化碳(CO2)、氧气(02)、氮气(N2)和硫化氢(H2S)。
其中甲烷含量约为55％一70％，二氧化碳含量约为30％——45％。
沼气能够作为燃料，是因为它所含大量甲烷气体可以燃烧。
甲烷完全燃烧时，火焰是淡蓝色，放出大量热能化学反应式：CH4 + 2O2--- CO2 + 2H2O +212.8千卡甲烷、氧---- 二氧化碳、水、热能１立方米甲烷完全燃烧可放出5500--6500千卡热量，3-4头猪的粪便所产沼气就可保证一家五口一日的炊事用气。
二、生物质能的概念生物质是地球上最广泛存在的物质，它包括所有动物、植物和微生物，以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。
各种生物质都具有一定的能量。
以生物质为载体、由生物质产生的能量，便是生物质能。
生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式。
它直接或间接来源于植物的光合作用。
地球上的植物进行光合作用所消费的能量，占太阳照射到地球总辐射量的0.2%。
这个比例虽不大，但绝对值很惊人：光合作用消费的能量是目前人类能源消费总量的40倍。
可见，生物质能是一个巨大的能源。
人类以柴薪为能源，历史长达百万年。
人类发现认识甲烷的历程
人类发现认识甲烷的历程甲烷是最简单的烷烧，同时甲烷也是最简单的有机物，是含碳虽最小含氢量最大的烧，是沼气、天然气、瓦斯、坑道气以及汕出气的主要成分，在这篇小文章里，似说甲烷，但实质上是通过人们对甲烷结构的认识来回溯一下人们认识微观世界分子中原子相互作用关系的历史。
甲烷的发现公元前1066至公元前771年，我国西周年代写成的算卦占卜的书《周易》中，在谈到一些自然界发生的现象时说：“象曰：'泽中有火。
'”这里的“泽”就是沼泽。
'‘火井”是我国古代人们给天然气井的形象命劣。
根据现已发现的文字记载，在我国辽阔的上地上，北起长城内外，南到云贵髙原，西至玉门关外，东临黄海之滨和台湾省，古代都曾发现过天然气，有的地方早在2000年前就钻凿了天然气井。
18世纪的欧洲科学家们发现了甲烷后，科学地研究了它。
发明电池的意大利物理学家伏打（A.Volta, 1745—1827）,在1776年11月14日、21日、26日和12月8日写给他的友人的信中，叙述了发现甲烷的经过。
他在意大利北部科摩（Como）湖的淤泥中收集到一种气体，是用木棒搅动淤泥，让冒岀的气泡通入倒转过来并充满水的瓶中。
他点燃了这一气体火焰呈青蓝色，燃烧较慢，需要10-12倍体积的空气才会燃烧爆炸，不同于可燃性空气（氢气）的燃烧。
提出原子论的英国化学家道尔顿也和伏打一样收集了沼气，并进行了研究。
1790 年英国医生奥斯汀发表燃烧甲烷和氢气的报告。
他测圧了甲烷比氢气重。
而且氢气燃烧生成水，甲烷燃烧生成水和二氧化碳。
他确定甲烷是碳和氢的化合物。
对甲烷的早期研究对于甲烷这么一个最简单的有机物，人类为了认识它的分子结构并达到了今天的程度，花去了百年以上的时间！更不知道有多少化学界的前辈，用了多少无眠的夜晚，一遍遍的思索想象和探求着。
1808年，被恩格斯誉为近代化学之父的原子论创立者道尔顿用表示甲烷的分子结构，这个表示方法表明，道尔顿认为甲烷分子是有两个氢原子和一个碳原子构成的，这在今天看来显然是很不正确的，但是这么表示是利用了当时初建的原子分子学说，这个表示式是化学科学中出现最早的一个结构式，它的提出开创了深入认识物质本性的先例。
甲烷与温室效应
甲烷与温室效应温室效应是大气对于地球保暖作用的总称。
地球大气中能够吸收大量的红外线辐射能的气体物质被称为温室气体，如二氧化碳和甲烷等。
在到达大气层的太阳辐射能中大约有50%能够到达地球并被地球吸收，使地球表面增漫，而另一部分能量则被辐射出去。
由于地球表面温度较低，所以这些被地表辐射出去的辐射能几乎人事部都在红外波段。
如果这些红外波段的辐射能被大气中的温室气体吸收，就会使大气变暖，使地表气温升高，且维持在较高温度。
日常生活中的玻璃温室、塑料大棚等就是利用温室气体产生的这一温室效应。
温室效应对地球生态所带来的灾难是极为严重的。
据国家气象变化问题研究小组研究后预测，今后100年，如果人类不采取有效措施，切实减少温室气体的排放，全球平均气温将升高6℃，最低也将上升2℃。
而气温上升3℃，地球两极的冰川就将熔化，大量的冰川融化水将涌入大洋、大海，海平面奖因此而上升1 4~80㎝。
海平面的上升，可使沿海城市淹没，数以亿计的人将被迫迁移。
并且冰川熔化后，将失去作为“温度调节器”的作用，地球生态系统将遭受更严重的破坏。
大气层中的温室气体主要是二氧化碳，其次就是甲烷。
甲烷是一种无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水，是一种最简单的有机物。
大气中的甲烷可以像CO2一样吸收地表辐射的能量，减少地表热量向太空的散失，且效果是C O2的21倍。
甲烷在大气中含量很少，但目前增长速度很快。
仅2个世纪，大气中的甲烷量就增长了1倍。
下表为甲烷气体的主要来源。
来源排放量（100Kg/年）占总量的比率化石燃料的开采及泄漏110~15013.5~16.7反刍动物65~10010.3~15.9稻田秸秆20~150 3.2~23.8动物粪便20~40 3.2~6.3工业和生活等垃圾20~60 3.2~9.5由上可知，化石燃料的滥采滥用和牛、羊等反刍动物消化后产生的甲烷是大气中甲烷的主要来源。
牛、羊等反刍动物是怎样制造甲烷的呢？这与反刍动物的消化器官的结构及其进食特点有密切的关系。
化学发现年表
化学发现年表化学作为一门研究物质及其性质、结构、变化规律的科学，自古至今，通过多个世纪的发展和探索，积累了丰富的知识和发现。
本文将按照时间顺序，回顾化学发现的重要事件和里程碑，以年表形式呈现，展示化学在不同历史时期的进展和突破。
1. 公元前1000年左右：古希腊化学的起源在古希腊，化学的雏形开始形成。
早期的一些哲学家和学者，如巴比伦人、古埃及人、塔科斯等，通过实验和观察，逐渐认识到物质的基本性质和变化规律，奠定了化学研究的基础。
2. 1661年：罗伯特·博义兄弟发现气体英国化学家罗伯特·博义兄弟首次成功地制备并观察到了静电放电产生的气体，此后被称为“博义兄弟气体”。
这一发现为后来对气体性质的研究奠定了基础，推动了气体化学的发展。
3. 1777年：卡尔·威尔斯巴赫提出氧概念瑞典化学家卡尔·威尔斯巴赫提出了氧气的概念，将其称为“火气”。
这一发现对于理解燃烧和氧化过程起到了重要作用，为后来的化学研究提供了新的视角。
4. 1803年：约翰·道尔顿提出原子理论英国化学家约翰·道尔顿提出了原子理论，认为物质由不可再分的小颗粒组成，每种元素具有独特的原子。
这一理论成为后来化学研究的基石，为元素周期表的建立和化学反应机理的解释提供了理论依据。
5. 1828年：弗里德里希·魏勒发现无机化合物的等价比例定律德国化学家弗里德里希·魏勒总结了大量无机化合物的实验数据，提出了等价比例定律，即元素在化合物中的质量比例是固定的。
这一定律对于化学计算和元素之间的定量关系研究产生了重要影响。
6. 1828年：弗里德里希·瓦勒克发现有机化合物的同分异构现象瑞典化学家弗里德里希·瓦勒克发现了有机化合物中的同分异构现象，即相同化学式但结构不同的分子。
这一现象挑战了当时对于化合物结构的认识，推动了有机化学的发展。
7. 1869年：德米特里·门捷列夫发现元素周期表俄国化学家德米特里·门捷列夫根据元素的物理性质和化学性质，成功地构建了元素周期表。
人类发现认识甲烷的历程
人类发现认识甲烷的历程甲烷是最简单的烷烃，同时甲烷也是最简单的有机物，是含碳量最小含氢量最大的烃，是沼气、天然气、瓦斯、坑道气以及油田气的主要成分，在这篇小文章里，似说甲烷，但实质上是通过人们对甲烷结构的认识来回溯一下人们认识微观世界分子中原子相互作用关系的历史。
甲烷的发现公元前1066至公元前771年，我国西周年代写成的算卦占卜的书《周易》中，在谈到一些自然界发生的现象时说：“象曰：‘泽中有火。
’”这里的“泽”就是沼泽。
“火井”是我国古代人们给天然气井的形象命名。
根据现已发现的文字记载，在我国辽阔的土地上，北起长城内外，南到云贵高原，西至玉门关外，东临黄海之滨和台湾省，古代都曾发现过天然气，有的地方早在2000年前就钻凿了天然气井。
18世纪的欧洲科学家们发现了甲烷后，科学地研究了它。
发明电池的意大利物理学家伏打（A.Volta,1745—1827）,在1776年11月14日、21日、26日和12月8日写给他的友人的信中，叙述了发现甲烷的经过。
他在意大利北部科摩（Como）湖的淤泥中收集到一种气体，是用木棒搅动淤泥，让冒出的气泡通入倒转过来并充满水的瓶中。
他点燃了这一气体火焰呈青蓝色，燃烧较慢，需要10-12倍体积的空气才会燃烧爆炸，不同于可燃性空气（氢气）的燃烧。
提出原子论的英国化学家道尔顿也和伏打一样收集了沼气，并进行了研究。
1790年英国医生奥斯汀发表燃烧甲烷和氢气的报告。
他测定了甲烷比氢气重。
而且氢气燃烧生成水，甲烷燃烧生成水和二氧化碳。
他确定甲烷是碳和氢的化合物。
对甲烷的早期研究对于甲烷这么一个最简单的有机物，人类为了认识它的分子结构并达到了今天的程度，花去了百年以上的时间！更不知道有多少化学界的前辈，用了多少无眠的夜晚，一遍遍的思索想象和探求着。
1808年，被恩格斯誉为近代化学之父的原子论创立者道尔顿用表示甲烷的分子结构，这个表示方法表明，道尔顿认为甲烷分子是有两个氢原子和一个碳原子构成的，这在今天看来显然是很不正确的，但是这么表示是利用了当时初建的原子分子学说，这个表示式是化学科学中出现最早的一个结构式，它的提出开创了深入认识物质本性的先例。
《千古功罪话甲烷》阅读练习及答案
阅读下面的文字，完成下面小题。
千古功罪话甲烷甲烷，化学式为C．H4．是最简单的有机物。
标准状态下的甲烷是一种无色无味的气体。
甲烷由于其高度可燃性，通常是作为燃料（天然气及沼气等的主要成分）为我们日常生活所用。
并且甲烷也可作为化工原料，广泛应用于氢气、一氧化碳、乙炔及甲醛等的制造。
说到人类对于甲烷最早的发现，那自然不能不提我国西周时期成书的《易经》。
该书在谈到一些自然界发生的现象时就说：“象曰：泽中有火。
’”这里的“泽”就是沼泽。
而“火井”则是我国古代人们给天然气井的形象命名。
不过由于技术与认识的局限，古代的中国人并没有将甲烷与天然气区分开来。
直到1790年，英国医生奥斯汀研究发现甲烷燃烧生成水和二氧化碳，从而确定甲烷是碳和氢的化合物。
在随后的漫长岁月里，通过一代代化学家不懈的努力，人类对于甲烷的认识逐渐清晰。
1874年，范霍夫提出了甲烷的四面体假说：即甲烷分子中，碳原子位于正四面体的中心，连接氢原子的四个键伸向四面体的四个顶点。
在此之后，随着化学键概念以及量子化学的先后诞生，人类对于甲烷分子构型的理论解释才日渐完善。
前面已经提到，甲烷是天然气的最主要成分，作为一种清洁能源得到了广泛的普及使用。
然而，甲烷对于人类的重要性绝不仅是燃料二字可以囊括的。
也许为许多人所不知的是，甲烷也是一种主要的温室气体，并且是使人类造成全球气候变暖的第二大温室气体。
根据相关机构的研究，以单位分子数而言，甲烷的温室效应要比二氧化碳大上25倍。
而最新的计算方式甚至得出甲烷的温室效应比二氧化碳强72倍。
在全球气候持续变暖的大环境下，当你知道了甲烷的这一属性后，是否对这一小小的气体也陡增了一丝丝复杂的情感呢？甲烷从何而来呢？甲烷的产生，除了来自大自然，如海洋、永冻层和一些湿地外，人类的活动是其最大的来源。
导致甲烷排放的主要人类活动为畜牧业和生质燃烧（在开垦土地或改变土地用途时燃烧土地上的草木）。
据专家报告，全球的牛、羊等反刍动物每年至少产生了8千万吨的甲烷，不仅导致了饲料中营养和能量的损失，而且还加速了气候暖化进程。
《最简单的有机化合物-甲烷》教学设计
5、教学过程：教学过程设计教学环节教师活动学生活动设计意图激趣引题媒体展示：我国天然气资源，“西气东送”工程及其意义和神奇的可燃冰。
参考资料：西气东输视频参考资料：可燃冰及利用观看资料，加强对天然气的认识。
从自然界和日常生活中与人类相关的有机化合物入手，激发学生的学习兴趣。
【引入】天然气的主要成分是什么？【板书】一、甲烷下面我们以甲烷为例，来研究有机化合物的性质。
回答：甲烷倾听回忆自己对甲烷的已有认识。
提出本节学习内容，明确本节学习目标。
探究甲烷的组成和可燃性提出问题【提问】首先大家能否写出甲烷的化学式、电子式？这种用短线来表示一对共用电子的图式叫结构式。
甲烷的电子式和结构式只能表示甲烷中碳、氢原子的结合方式，但不能表示甲烷分子中原子在空间的排布情况。
这个问题在后面我们将会在细讲【板书】甲烷的结构知道了结构，你知道它有哪些物理性质？【板书】甲烷的物理性质书写：CH4；回答：它是一种无色无味的气体，难溶于水，可以燃烧。
加深记忆；为学习新知识做铺垫，做到温故而知新。
设计实验【引导】你们说甲烷的化学式是CH4，那你能否通过设计实验来思考、分组设计实验方案。
激发学生思考、研究问题的求知欲，培养学甲烷的化学性质：（见附） 2H 2O Ca(OH)2+CO 2=CaCO 3+H 2O记录、加深理解应用拓展【思考】我国的许多煤矿都是瓦斯煤矿,容易发生瓦斯爆炸事故,造成人员伤亡和财产损失.请你分析,在什么情况下容易发生矿井瓦斯爆炸?对此应该采取哪些安全措施?” 结合甲烷的可燃性利用P 61 “资料卡片”回答：在甲烷的爆炸极限内（5%--15.4% ）；煤矿内通风良好，定期的检查甲烷的含量。
培养分析、解决实际问题的迁移应用能力。
提出新问【过渡】甲烷除具有可燃性外，还有哪些化学性质？倾听、思考提出问题，引发思考，激发兴趣。
实 验【实验演示】P61 “科学探究” 甲烷与氯气的反应教学环节教师活动学生活动 设计意图 探 究 甲 烷 结 构 及 其 与 氯 气反应探究甲烷与氯气的反应参考资料：甲烷与氯气的反应【指导观察】观察现象，并组织讨论： 1、你从实验中得到哪些信息？2、从所得信息中你能获得哪些启示？认真观察实验现象，并以小组为单位进行讨论，得出一些有关实验的信息，再进行交流。
甲烷的应用研究进展
论文目录摘要 (1)关键词 (1)1甲烷在合成领域的应用 (1)1.1甲烷的直接氧化制合成气 (1)1.2甲烷催化裂解制氢 (2)1.3甲烷部分氧化制合成气 (2)1.4甲烷/CO2重整反应 (3)1.5甲烷水蒸气转化 (3)1.6甲烷自热重整技术 (4)2甲烷在其它领域的应用 (5)2.1 甲烷探测仪的开发利用 (5)2.2 甲烷工艺在工业上的应用 (5)2.3甲烷传感器研究进展 (5)3甲烷的研究发展展望 (6)4 致谢.........................................................................错误!未定义书签。
参考文献 (6)Application Research Progress Of Methane (7)字数统计（7721字）甲烷的应用研究进展摘要：本文简单介绍了我国天然气资源状况，系统阐述了近些年来其在合成及其它领域的应用研究，主要包括甲烷的直接转化制合成气，催化裂解制氢，部分氧化制合成气，与CO2重整反应，水蒸气转化和自热重整技术；甲烷探测器的研究利用。
最后，提出了对甲烷应用研究的展望。
关键词：甲烷转化应用进展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，但含量分布不均，根据我国第二轮油气资源调查评论结果，我国152个沉积盆地和地区的常规天然气资源量(不包括溶解气)为380400亿m3，其中陆上大约占78.60％，海上21.40％。
我国天然气资源总量约占世界天然气资源总量的10％[1]，贮藏量占世界第17位，它集中分布在我国中部、西部和海域，埋深超过3500m和自然地理环境恶劣的黄土高原、山地和沙漠的天然气超过了总量的59％[2]。
天然气的主要成分是甲烷，是人们生活中的主要燃料，其实甲烷的应用远不止简单的燃烧，它在很多领域都发挥着重要作用，因此对于甲烷应用的研究有着重大意义。
1甲烷在合成领域的应用甲烷的转化和利用包括以甲烷为原料合成燃料和基础化学品的一切过程，从已有的天然气化工利用技术来看，甲烷的转化包括直接转化和间接转化[3]。
人体有产甲烷菌
⼈体有产甲烷菌⼈体有产甲烷菌碳⽔化合物中未消化多糖部分的厌氧发酵在肠道中产⽣氢⽓，⽽氢⽓是肠道产甲烷菌产⽣甲烷的底物。
氢⽓和甲烷在⽓腹和呼吸中排出，从⽽有机会使⽤呼吸测试间接测量它们的产量。
尽管甲烷在全世界30%-50%的健康成⼈中被检测到，但其产⽣在流⾏病学和临床上与便秘相关疾病有关，如便秘为主的肠易激综合征和慢性便秘。
虽然因果关系尚未被证实，但动物研究有强有⼒的证据表明，甲烷会延迟肠道转运，可能起到神经肌⾁递质的作⽤。
在临床研究中，甲烷⽣成量（通过呼吸测试测量）与延迟传输时间相关的普遍发现进⼀步⽀持了这⼀证据。
也有初步证据表明，产甲烷菌的抗⽣素减少（如甲烷⽣成量减少所证明的那样）可预测便秘型肠易激综合征患者症状改善⽅⾯的临床反应。
然⽽，我们还没有确定甲烷对肠道运动的作⽤机制，因为甲烷的产⽣并不能解释所有便秘相关的病例，有必要进⾏⾼质量的临床试验，以检测甲烷作为诊断的⽣物标记物或预测便秘相关疾病患者抗⽣素治疗反应的⽣物标记物。
肠道内产⽣的⽓体成分既有个体间的变异性，也有胃肠道不同解剖部位的变异性。
氢（H2）和甲烷（CH4）主要在正常⼈的⼤肠中产⽣，在厌氧菌群对某些碳⽔化合物的未消化多糖部分进⾏部分或全部发酵期间。
然⽽，在⼩肠细菌过度⽣长（SIBO）的情况下，这些⽓体是在⼩肠产⽣的，可以通过呼吸测试来检测，这是⼀种间接⽽简单的检测SIBO的⽅法。
肠道内⽓体浓度的定量平衡是微妙的，⼀种⽓体影响另⼀种⽓体。
在产甲烷过程中，CH4是由H2和CO2产⽣的，主要是由肠内⼀组叫做产甲烷菌的厌氧菌产⽣的。
产甲烷菌和产甲烷菌在家畜研究中是众所周知的。
反刍动物对“粗饲料”的消化产⽣⼤量的甲烷，已采取措施，通过改变饮⾷或引⼊抗薄荷素疫苗和抗⽣素来减少⽜的甲烷排放，以控制全球变暖和能量损失。
甲烷以前被认为是⼀种不活跃的⽓体，主要以平喘的形式排出，⽽⼀定量的甲烷则以呼吸的形式排出。
然⽽，最近，甲烷与胃肠道疾病有关，主要是慢性便秘和以便秘为主的肠易激综合征（IBS），以及肥胖等代谢性疾病产甲烷菌在⼈类肠道中数量超过真核细胞的众多微⽣物中，产甲烷菌是原始的“细菌”，属于古⽣菌界，是系统进化⾎统的三个不同分⽀之⼀；细菌和真核⽣物是另外两个分⽀。
甲烷的物质的量-概述说明以及解释
甲烷的物质的量-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述甲烷是一种无色、无味、易燃的气体，在大自然中广泛存在。
它是碳氢化合物中最简单的一种，由一个碳原子和四个氢原子组成。
由于其简单的构造和丰富的来源，甲烷在能源、工业和环境领域具有重要的意义。
本文将介绍甲烷的定义和性质，以及它在自然界中的产生和分布。
同时，本文也将探讨甲烷在能源和工业方面的应用，以及它对环境产生的影响。
甲烷的物质的量在地球大气中占据重要的比例，它是主要的温室气体之一。
它的主要来源包括湿地、沼泽、海洋等自然界的生物过程，以及化石燃料的开采和利用过程中的排放。
因此，研究甲烷的物质的量对于了解地球气候变化和环境污染具有重要意义。
本文的目的是系统地总结甲烷的物质的量的相关知识，以加深我们对这一重要气体的认识。
通过对甲烷的定义和性质、产生和分布、重要性、应用和环境影响的介绍，希望读者能够深入了解甲烷并认识到它的重要性。
接下来的正文将从甲烷的定义和性质开始，介绍其基本特征和化学结构。
随后，我们将深入探讨甲烷在自然界中的产生和分布，包括其来源、产生机制以及分布规律。
在结论部分，我们将讨论甲烷的重要性，包括其在能源和工业领域的应用，以及对环境产生的影响。
希望本文能够为读者提供一份全面的关于甲烷的物质的量的研究资料，并激发更多关于甲烷研究的兴趣和思考。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分主要介绍了整篇文章的组织结构和主要内容安排。
首先，本文将分为三个主要部分进行论述。
第一部分是引言部分，包括概述、文章结构以及目的。
在概述中，将简要介绍甲烷的基本信息，引起读者的兴趣。
在文章结构部分，将介绍本篇文章的整体结构，以便读者能够清晰地理解整个论文的组织体系。
在目的部分，将明确表达本文的目标和意义，为读者理解文章的重点和主题提供指导。
第二部分是正文部分，将详细阐述甲烷的定义和性质，以及甲烷的产生和分布。
在甲烷的定义和性质部分，将介绍甲烷的基本概念、化学特性以及物理性质，让读者对甲烷有一个全面的了解。
高中化学甲烷课件
A.容器内原子总数不变 B.容器中分子总数不变 C.容器内压强不变 D.它们发生了取代反应
课堂小结
方法建议
• • • • • 1.结构决定性质——学习有机化学的法宝 2.分析断键规律——正确书写反应的关键 3.学会辨证分析——灵活运用知识的能力 4.抓好相互联系——促进知识融会贯通 5.理论联系实际——达到知识的升华
D. CCl4中四个键的键角和键长都相等
２．若甲烷与氯气以物质的量之比1︰3 混合，在光照下得到的有机产物有： ⑴CH3Cl ⑵CH2Cl2 ⑶CHCl3 ⑷CCl4，其中正确的是（ D ） A．只有⑴ B．只有⑶ C．⑴⑵⑶的混合物 D．⑴⑵⑶⑷的混合物
３.在常温下，把一定量的甲烷与氯气放 在试管中混合，并放在光亮的地方一段 时一个H原子 被一个Cl原子所代替。 有机化合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。
[课堂练习]
甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构， 而不是正方形的平面结构，下列事实可以证明 该观点的是（ B ） A. CH3Cl只存在一种结构 B. CH2Cl2只存在一种结构 C. CHCl3只存在一种结构
人类发现元素过程
人类发现元素过程前5000年原子序82 铅：Pb 铅古人发现。
前4000年原子序29 铜：Cu 铜古人发现。
前3100年原子序51 锑：Sb 锑古人发现。
前2600原子序79 金：Au 金古人发现。
前2000年原子序26 铁：Fe 铁古人发现。
前1500年原子序80 汞：Hg 汞古希腊人发现。
三千年前原子序30 锌：Zn 锌中国古人发现。
前7世纪原子序50 锡：Sn 锡古人发现。
前600年原子序47 银：Ag 银古人发现。
317原子序33 砷：As 砷公元317年，中国葛洪从雄黄、松脂、硝石合炼制得，后由法国拉瓦锡确认为一种新元素。
14501669原子序15 磷：P 磷1669年，德国人波兰特通过蒸发尿液发现。
1735原子序27 钴：Co 钴1735年，布兰特发现。
1735原子序78 铂：Pt 铂1735年，西班牙安东尼奥.乌洛阿在平托河金矿中发现，1748年有英国化学家W.沃森确认为一种新元素。
1751原子序28 镍：Ni 镍中国古人发现并使用。
1751年，瑞典矿物学家克朗斯塔特首先认为它是一种元素。
1766原子序1 氢：H 氢1766年，英国贵族亨利.卡文迪西（1731-1810）发现。
氢[hydrogen]，金属氢[Hydrogenium]。
气体元素符号。
无色无臭无味。
是元素中最轻的。
工业上用途很广。
1770原子序16 硫：S 硫古人发现(法国拉瓦锡确定它为一种元素）。
1771原子序8 氧：O 氧1771年，英国普利斯特里和瑞典舍勒发现；中国古代科学家马和发现（有争议）。
1772原子序7 氮：N 氮1772年，瑞典化学家卡尔.威廉.舍勒和法国化学家拉瓦节和蘇格兰化学家丹尼尔.卢瑟福(1749-1819) 同时发现氮气。
1774原子序17 氯：Cl 氯1774年，瑞典化学家舍勒发现氯气，1810年英国戴维指出它是一种元素。
1774原子序25 锰：Mn 锰1774年，瑞典舍勒从软锰矿中发现。
17781781原子序74 钨：W 钨1781年，瑞典舍勒分解钨酸时发现。
化 学 发 展 史
论自然科学史之化学展史一、化学的来由从公元前1500年到公元1650年，炼丹术士和炼金术士们，在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中，为求得长生不老的仙丹，为求得荣华富贵的黄金，开始了最早的化学实验。
记载、总结炼丹术的书籍，在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。
这一时期积累了许多物质间的化学变化，为化学的进一步发展准备了丰富的素材。
这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。
后来，炼丹术、炼金术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。
化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。
在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，第一次有了“化学”这个名词。
英语的chemistry起源于alchemy，即炼金术。
chemist至今还保留着两个相关的含义：化学家和药剂师。
这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。
自从有了人类，化学便与人类结下了不解之缘。
钻木取火，用火烧煮食物，烧制陶器，冶炼青铜器和铁器，都是化学技术的应用。
正是这些应用，极大地促进了当时社会生产力的发展，成为人类进步的标志。
今天，化学作为一门基础学科，在科学技术和社会生活的方方面面正起着越来越大的作用。
从古至今，伴随着人类社会的进步，化学历史的发展经历了哪些时期呢？二、化学的几个发展阶段远古的工艺化学时期。
这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺，主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的，化学知识还没有形成。
这是化学的萌芽时期。
炼丹术和医药化学时期（公元前1500年到公元1650年），这一时期积累了许多物质间的化学变化，为化学的进一步发展准备了丰富的素材。
这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。
后来，炼丹术、炼金术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。
化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。
在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，第一次有了“化学”这个名词。
燃素化学时期。
从1650年到1775年，随着冶金工业和实验室经验的积累，人们总结感性知识，认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素，燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程，可燃物放出燃素后成为灰烬。
稀有气体发现简史[1]
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稀有气体发现简史周期表中零族元素有氦、氖、氩、氪、氙和氡一共六种，它们都是气体。
六种稀有气体元素是在1894-1900年间陆续被发现的。
发现稀有气体的主要功绩应归于英国化学家莱姆赛（RamsayW,1852-1916）。
下面我们按元素发现的先文案后顺序，分别简介这六种元素的发现经过。
氩Ar早在1785年，英国著名科学家卡文迪什（CavendishH,1731-1810）在研究空气组成时，发现一个奇怪的现象。
当时人们已经知道空气中含有氮、氧、二氧化碳等，卡文迪什把空气中的这些成分除尽后，发现还残留少量气体，这个现象当时并没有引起化学家们应有文案的重视。
谁也没有想到，就在这少量气体里竟藏着一个化学元素家族。
100多年后，英国物理学家瑞利（Rayleigh J W S,1842-1919）在研究氮气时发现从氮的化合物中分离出来的氮气每升重1.2508g，而从空气中分离出来的氮气在相同情况下每升重1.2572g，这0.0064g的微小差别引起了瑞利的注意。
他与化学家莱姆赛合作，把空气中文案的氮气和氧气除去，用光谱分析鉴定剩余气体，终于在1894年发现了氩。
由于氩和许多试剂都不发生反应，极不活泼，故被命名为Argon，即“不活泼”之意。
中译名为氩，化学符号为Ar。
氦He早在1868年，法国天文学家简森(Janssen P 文案JC,1824-1907)在观察日全蚀时，就曾在太谱上观察到一条黄线D，这和早已知道的钠光谱的D1和D2两条线不相同。
同时，英国天文学家洛克耶尔(Lockyer JN,1836-1920)也观测到这条黄线D。
当时天文学家认为这条线只有太阳才有，并且还认为是一种金属元素。
所以洛克耶尔把这个元素取名为Helium，这是由两个字拼起来的，helio是希腊文太阳神的意思，后缀-ium是指文案金属元素而言。
中译名为氦。
1895年，莱姆赛和另一位英国化学家特拉弗斯(Travers MW,1872-1961)合作，在用硫酸处理沥青铀矿时，产生一种不活泼的气体，用光谱鉴定为氦，证实了氦元素也是一种稀有气体，这种元素地球上也有，并且是非金属元素。
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人类发现认识甲烷的历程
甲烷是最简单的烷烃，同时甲烷也是最简单的有机物，是含碳量最小含氢量最大的烃，是沼气、天然气、瓦斯、坑道气以及油田气的主要成分，在这篇小文章里，似说甲烷，但实质上是通过人们对甲烷结构的认识来回溯一下人们认识微观世界分子中原子相互作用关系的历史。
甲烷的发现
公元前1066至公元前771年，我国西周年代写成的算卦占卜的书《周易》中，在谈到一些自然界发生的现象时说：“象曰：‘泽中有火。
’”这里的“泽”就是沼泽。
“火井”是我国古代人们给天然气井的形象命名。
根据现已发现的文字记载，在我国辽阔的土地上，北起长城内外，南到云贵高原，西至玉门关外，东临黄海之滨和台湾省，古代都曾发现过天然气，有的地方早在2000年前就钻凿了天然气井。
18世纪的欧洲科学家们发现了甲烷后，科学地研究了它。
发明电池的意大利物理学家伏打（A.Volta,1745—1827）,在1776年11月14日、21日、26日和12月8日写给他的友人的信中，叙述了发现甲烷的经过。
他在意大利北部科摩（Como）湖的淤泥中收集到一种气体，是用木棒搅动淤泥，让冒出的气泡通入倒转过来并充满水的瓶中。
他点燃了这一气体火焰呈青蓝色，燃烧较慢，需要10-12倍体积的空气才会燃烧爆炸，不同于可燃性空气（氢气）的燃烧。
提出原子论的英国化学家道尔顿也和伏打一样收集了沼气，并进行了研究。
1790年英国医生奥斯汀发表燃烧甲烷和氢气的报告。
他测定了甲烷比氢气重。
而且氢气燃烧生成水，甲烷燃烧生成水和二氧化碳。
他确定甲烷是碳和氢的化合物。
对甲烷的早期研究
对于甲烷这么一个最简单的有机物，人类为了认识它的分子结构并达到了今天的程度，花去了百年以上的时间！更不知道有多少化学界的前辈，用了多少无眠的夜晚，一遍遍的思索想象和探求着。
1808年，被恩格斯誉为近代化学之父的原子论创立者道尔顿用
表示甲烷的分子结构，这个表示方法表明，道尔顿认为甲烷分子是有两个氢原子和一个碳原子构成的，这在今天看来显然是很不正确的，但是这么表示是利用了当时初建的原子分子学说，这个表示式是化学科学中出现最早的一个结构式，它的提出开创了深入认识物质本性的先例。
随着人们的认识越来越深入，继道尔顿之后的指明瑞典学者齐利乌斯就把现在大部分仍在使用着的元素符号引入有机化学。
后来德国化学家凯库勒提出了碳原子是四价的概念和碳原子本身可以互相连接的概念，俄国的布特列洛夫提出了分子中原子排列的状况，即化学结构的概念和这种结构和性质之间关系的概念。
这些概念的确立，为人们认识甲烷分子的结构提供了理论依据，人们就在这些认识的基础上相继提出了
三种甲烷的结构式，但是这却是道尔顿提出甲烷图式半个世纪后的事情了。
可见人类认识微观世界分子的结构所耗费的时间是相当长的，人类本身的认知能力还是有相当一部分局限性的，化学最需要的就是基于事实的想象。
立体化学出现了
18世纪60年代初期，虽然经过凯库勒、布特列洛夫等人的努力，化学结构的概念已经基本确立，但是一直到70年代，作为表示物质分子结构符号的结构式，仍然在反映实际情况上不断出现矛盾，而且相当混乱。
这种写法随着有机化合物种类的增多，发现的物质越来越复杂，在更复杂的有机分子面前，
这种表述方法显得越来越无力。
这种结构式的写法，已经比较正确的表示了分子中原子之间的相互位置关系和连接方式，但是在异构体的表述上，写出的异构体数目总要少于实际已经发现的数目，而正是这种矛盾的出现，使人类对化学的认识上升到了立体化学的层面。
1874年，范霍夫和列别尔分别从旋光异构体的数目出发，提出了碳原子具有四面体结构的学说。
他们假定分子内原子和原子团的位置只有一种是稳定的,而且不能互换位置，然后再进一步引入对称性的要求，就导出了碳的四个价键不是伸向一个平面的结论。
对于这一结论，列别尔则是小心翼翼地只暗示了它具有四面体结构的可能，而范霍夫则大胆明确地提出了四面体假说,即甲烷分子中，碳原子位于正四面体的中心，连接氢原子的四个键伸向四面体的四个顶点。
这样甲烷的分子结构又可以用
和
来表示了。
范特霍夫提出的甲烷正四面体假说，以及根据这一假说所衍生出来的一系列重要的推论，在自然科学的许多领域有着深远的影响，而且，对分子概念的正确认识和深化是和19世纪这些概念的产生是分不开的。
但是新的学说的出现总不是一帆风顺的，范特霍夫提出的学说遭到了强烈的批判，但是无论怎么样，甲烷正四面体结构由近代X-射线和电子衍射的进一步证明，因为H-C-H的键角就为109°28′，我在高中刚学立体几何的时候也随便计算过正四面体中心和两顶点形成的夹角就是109°28′，这也证明甲烷分子是一个正四面体的立体结构。
化学键概念的诞生
上个世纪初期人类发现了原子核和电子，但是电子在化学反应中所起的作用，也就是对化学键本性的认识，却是到了20年代末期以后了。
先是路易斯八隅体学说，这时候甲烷的分子结构变为。
但是对于化学键更深入的认识是将量子力学引入到化学研究中后的事情了。
量子化学的诞生
被誉为数学王子的高斯说：“科学规律只存在于数学之中，化学不在精密科学之列。
”听到这话的阿伏伽德罗不高兴了：“数学虽然是自然科学之王，但如果没有其他学科，数学就会失去他的真正价值。
”此话惹得高斯这位数学权威竟发起怒来：“对数学来说，化学充其量只能起一个奴仆的作用。
”阿伏加德罗并没有被压服，他使用实验事实进一步来证实自己的观点。
他十分自豪地说：“请看吧，只要化学愿意，它就能使1加1不等于2。
数学能做到这一点吗?”
虽然阿伏伽德罗这么反驳貌似占了上风，但是没有数学支撑的科学的确毫无严密性可言，如果化学没有数学作为自己的支持从而建立起一套严密完整的体系，而只是那种以实验为基础的经验式和总结式的科学，那么这个学科将毫无希望可言。
20世纪20年代末至30年代中是量子力学和化学结合的初期，而这一事件的发展历史就可以看作是人类对化学键理论深入认识的历史。
价健理论的主要创立者是美国量子化学家莱纳斯·卡尔·鲍林，他一开始就力图将量子力学和化学结构问题紧密结合，鲍林在接受路易斯化学键电子理论，吸收海森堡量子共振概念以及伦敦和海特勒对氢分子结构近似处理的启发逐步建立起价健理论，提出了电子对键的六条规则，解决了碳原子四面体构型的问题，建立了杂化轨道理论。
鲍林所著的《化学键的本质》一书详细的记述了他的价健理论。
人们已经知道甲烷分子是正四面体的构型，杂化轨道理论给了这个构型理论的解释，至此人们算是知其然同时也知其所以然了。
我在这句话中用了“算是”两个字，因为我认为这并不是什么好的理论，这个理论完全就是为了解释而解释，包括鲍林的共振理论，简直就是为了解释而解释，而人们也在自己想不明白的时候来用一下共振论为了解释而解释，虽然杂化轨道理论运用了量子力学，鲍林也建立起了杂化键轨道波函数，但是这理论并不是能解释所有的实验现象，而且有大量的假设，只不过是大部分情况下很好的符合实验结果而已（当然包括量子力学在内，我们无法证明这种理论本身是正确的，只能通过实验去检验其正确性。
）
后来，缪立肯从分子整体性出发，重视分子中电子运动状况，以分子轨道的概念来克服加减理论中强调电子配对所造成的电子波函数难于进行数学计算的缺点，建立了分子轨道理论。
分子轨道理论处理分子结构的结果与分子光谱数据吻合，因此在20世纪50年代逐渐取代价健理论，但是随着计算科学的高速发展，又给了价健理论一个复兴的机会。
虽然如今化学已经发展到了一个相当的高度，但是人们还是对一些更深入更根本的问题无法理解，无论是价健理论还是分子轨道理论都只不过是化学终极理论发展道路中的两种近似理论，就像现阶段牛顿力学对量子力学和相对论是一种宏观低速的近似一样。
在最后我想说化学不应该仅仅被认为是实验的科学，即便以实验经验总结出来的化学在当今为人类的发展和社会的进步起了不可磨灭的贡献，但是对于跟深入的化学理论的探求，仍然应该作为今后化
学家们不懈努力为之奋斗的目标。