天然气的利用 甲烷 课件

CH4
摩尔质量
（相对分子质量)
有机物 分子式
分子中各原子物质的量比
（各组成原子个数最简比）
二、甲烷的分子组成与结构
分子式 电子式 H · · H C H · · H · · · · 结构式 H 空间结构
CH4
H C H
H 正四面体
位 于 顶
碳原子 空间构型：以 为中心， 氢原子 点的 正四面体 形，四个C—H键完全相同。

【解析】本题考查甲烷的取代反应及产物的性质。 【答案】 (1)光照(或光亮处) 爆炸 (2)量筒内黄绿色气体颜色变浅 量筒内液面上升 (3)CH2Cl2、CHCl3、CCl4 CHCl3、CCl4 (4)降低Cl2在水中的溶解度，抑制Cl2和水的反应 (5) D
课堂小结：
所以量筒内气体黄绿色褪去、有白雾， 现象： 水位不断上升、内壁有油状物质生成。 说明： 光照条件下，甲烷与氯气发生了反应 反应机理：
H H C H + Cl H Cl
光
H H C Cl + H H Cl
H
H
Cl
光
Cl C H + Cl
H Cl Cl C H + Cl
H C Cl + H Cl H
Cl
三氯甲烷又叫氯仿 （有机溶剂）
CHCl3 + Cl2
光
CCl4 + HCl
四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）
[想一想] (1)能否用甲烷与氯气反应制取纯净的一氯 甲烷？ (2)取代反应与置换反应有何不同之处？
提示：(1)不能。CH4与Cl2的取代反应是逐 步进行的，但四步反应往往同时发生，生 成四种取代产物，而不是第一步反应进行 完后再进行第二步，所以取代产物是混合 物。 (2)置换反应是一种单质与一种化合物反应 生成另一种单质和另一种化合物，主要用 于无机反应，一定是氧化还原反应；取代 反应仅是基团之间的替代，不一定属于氧 化还原反应，且常用于有机反应。
CH4+2O2
注意:
有机反应方程式中用“→”不用“＝”
明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热 点燃甲烷前必须验纯,否则会爆炸 CH4爆炸极限：5%~15.4%
瓦斯爆炸
在煤矿矿井里要通风，严禁烟火
讨论:
你能设计一个实验验证CH4燃烧的 产物是什么吗？ 用一只冷而且干燥的烧杯罩在火焰上方， 烧杯内壁有水珠出现，证明有水生成。 把烧杯迅速倒转过来，立即向杯内注入 少量澄清石灰水震荡，石灰水变混浊， 证明有二氧化碳生成。
3．甲烷的利用 (1)由甲烷可制得制冷剂——氟利昂： (2)由甲烷可制得CH3OH：
(3)甲烷高温下可分解，分解的化学方程式 为： 高温 CH4――→C＋2H2 。
甲烷在隔绝空气加热时很难分解，大约
在1500℃时能分解成炭黑和氢气。
CH4
高温
C + 2H2
合成氨、汽油的原料
橡胶工业的原料
甲烷燃烧的热化学方程式。 1 mol甲烷完全燃烧生成液态水时可以放 出890 kJ的热量，其燃烧的热化学方程式 为 CH (g)＋2O (g)―→ CO (g)＋2H O(l) ΔH＝－890 kJ·mol 。
－1 4 2 2 2
探究质疑
1. 在空气中燃烧时火焰呈蓝色的物质除甲烷还有哪 些？ 还有氢气、硫、酒精、一氧化碳、硫化氢等。 2. 甲烷燃烧时，若氧气不充分，可能生成哪些产物？ 除了生成水之外，还可能生成炭黑、CO，其造 成的危害主要是炭黑会导致管道堵塞、气流不畅， 严重时可能引起爆炸，生成的CO会导致人中毒。
3. 家用燃气灶若原来烧液化石油气（主要成 分为C3H8）,现要改烧天然气，应如何改造？
改造的方法是增大燃气进气量或减小空 气气量。
实验操作
黄绿色逐渐消失，最后变为无色；集气瓶内壁有油滴 出现；集气 实验现象 瓶内液面
上升
。
实验结论 集气瓶内气体在光照条件下发生化学反应。
2. 甲烷与氯气的反应
3n＋1 点燃 CnH2n＋2＋ O2――→nCO2＋(n＋1)H2O 2 。
②可与Cl2在光照下发生 取代反应。
甲烷
乙烷
丙烷
比较甲烷与乙烷，乙烷与丙烷， 在分子组成上的差异
同系物：
碳原子数相邻的烷烃之间相 差“CH2”原子团
结构相似、分子组成上相差一个或若 干个CH2原子团的物质互相称为同系物。
可以用于制造颜料、油墨、油漆等
四、烷烃 1．烃 仅含 C、H 两种元素的有机化合物，又叫 碳氢化合物 。 2．烷烃 (1)结构：碳原子都以 碳碳单键 相连，其余的价 键全部与 氢原子 结合，达到“ 饱和”。 (2)通式：CnH2n＋2(n≥1)。
(3)命名。 丁 ①n≤10：依次称为 甲 、 乙 、丙 、 „„。 ② n≥11 ： 直 接 根 据 碳 原 子 数 称 为 某 烷 ， 如 C16H34称为十六烷 。 (4)性质：和甲烷相似。 ①可与O2发生燃烧反应，其化学方程式为：
一、甲烷的分子结构 分子式 电子式 结构式 二、甲烷的物理性质：无色、无味的气体、难溶于水、密 度比空气小 三、甲烷的化学性质： 1. 氧化反应——燃烧 CH4+2O2===CO2+2H2O 2. 与氯气发生取代反应 CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl 一氯甲烷 CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl 二氯甲烷 CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl 三氯甲烷（氯仿） CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl 四氯化碳 3. 受热分解 CH4 → C + 2H2
Cl
光
Cl C Cl + H Cl
原子
Cl
H
取代反应：有机化合物分子中的某种 )被另一种
原子
(或
原子团
(或
原子团
)所取代的反应。
CH4 + Cl2 CH3Cl + Cl2
光
光
一氯甲烷（无色气体）
CH2Cl2 + HCl
CH3Cl + HCl
二氯甲烷（难溶于水的无色液体）
CH2Cl2 + Cl2
光
CHCl3 + HCl
(4) 用 饱 和 食 盐 水 而 不 用 水 的 原 因 是 _________________________________________。 (5)若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照下得 到的产物有：①CH3Cl，②CH2Cl2 ，③CHCl3 ，④CCl4 ，其中正确的是________。 A．只有① B．只有③ C．①②③的混合物 D．①②③④的混合物
专题3 有机化合物的获得与应用
第一单元
第一课时
化石燃料与有机化合物
天然气的利用 甲烷
课程标准
1.了解有机化合物中碳的成键特征。 了解有机化合物的同分异构现象。 2.了解甲烷的主要性质。
考点展示
1.甲烷的分子结构、取代反应。 2.同系物的概念和应用。
千年希望—— 可燃冰
可燃冰是天然气（甲烷等）的水合 物，它易燃烧，外形似冰，被称为 “可燃冰”。“可燃冰”储量较大， 可燃冰将成为最理想替代能源。
可燃冰的分布
课前准备
化石燃料 1．天然气 主要成分是 CH4 。 2．石油 (1)组成元素：基本元素是 C和H ， 还 含 有少量的硫、氧、氮等。 (2)化学成分：各种液态 碳氢化合物 。 3．煤 (1)组成元素：基本元素是 C、H、O 还 含 ， 有少量的硫、磷、氮等。 (2)组成成分： 有机化合物 和 无机物 组 成的复杂的混合物。
0.717g/L(标准状况下) 一、甲烷的物理性质：
无 色 无味的气体，密度比空气 小， 难 溶于水。收集 向下排气法
排水法
甲烷在自然界中的存 在：池沼的底部(沼 气)，油田气和煤矿 坑道(坑气、瓦斯)， 天然气(一般含CH4 80﹪－97﹪)。
收集
思考： 思考：
分子式：
-4 +1
已知甲烷的密度在标准状况下是 0.717g/L，含碳75%，含氢25%。利用 这些数据怎样确定甲烷的分子式？
烷烃同系物
｛
结构相似：碳原子均饱和。 链状 分子组成：碳原子数不同。
【即时巩固1】 下列有关甲烷的几种结构描
述不正确的是( )
【解析】 【答案】
CH4的结构简式为CH4。 C
【即时巩固2】 某课外兴趣小组利用如 下装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意 ，回答下列问题：
(1)CH4 与Cl2 发生反应的条件是________ ； 若 用 日 光 直 射 ， 可 能 会 引 起 ________________。 (2)实验中可观察到的实验现象有：量筒内 壁上出现油状液滴，饱和食盐水中有少量 固体析出，____________，________等 。 (3) 实 验 中 生 成 的 油 状 液 滴 的 化 学 式 为 __________ ， 其 中 ________________ 是工业上重要的溶剂。
三、甲烷的化学性质
把甲烷气体分别通入酸性 KMnO4溶液与溴水中，观察现 象。 甲烷的稳定性 结论：甲烷与KMnO4溶液不发生 反应，也不与溴水发生反应 通常情况下，甲烷比较稳定。 与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应 通常情况下，甲烷稳定。一般不与强酸、 强碱和强氧化剂等发生化学反应。
1. 可燃性－－氧化反应