《天然气的利用 甲烷》教案

《天然气的利用甲烷》教案

金清中学应雪玲

【引入】中国能源现状及可燃冰的应用前景

在全球石油储量仅够再用50年的今天一种可以取代石油的天然能源——“可燃冰”进入了人们的视野。早些时候，广州海洋地质调查局宣布中国南海海域“可燃冰”调查获得重大进展，将于明年实施钻探工作以获得实物样品，并有望在2020年进行商业开采。截至目前，中国已经在南海北部陆坡南沙海槽和东海陆坡等3处发现“可燃冰”。科学家们称，青藏高原羌塘盆地多年冻土区也可能蕴藏着大量的“可燃冰”。中国南海海域的“可燃冰”能源总量相当于中国陆地石油天然气资源的一半。迄今为止，世界上已探明“可燃冰”所含有的有机碳总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的两倍以上，可满足人类未来1000年的能源需求。【教师说明】

1、呈现“可燃冰”燃烧的图片：可燃冰是人类未来1000年的能源主流。况且至今还未被开采，我们很有必要一起来研究这种物质，了解这种物质的有关性质。

2、研究有机物得先从其组成入手，我们先来研究可燃冰的主要成分的元素组成。

【交流与讨论】从图片来看，可燃冰能够燃烧，而能燃烧的物质绝大多数都含有碳、氢元素。请学生讨论交流，设计一个简单实验来证明可燃冰的主要成分气体中含有碳、氢元素。【师生互动】师生讨论，确定实验方案：点燃集气瓶中的甲烷，在火焰上方罩一只干冷的烧杯，看有否水雾形成，然后在烧杯中加入少量澄清石灰水，充分振荡后，看有否浑浊。【学生观看视频，得出结论】通过实验得出结论：甲烷中含有碳、氢元素。

【学生思考】通过上面的实验我们只能确定甲烷中含碳、氢元素，能否确定其是否含氧元素？【过渡】要知道有机物的性质，还必须知道其分子组成，这就要定量分析其组成。

【显示材料】书本P59《交流与讨论1，2》

铺设台阶：

(1)M=ρ·Vm

(2)1mol气体中，n（C)=?,n(H)=?

（提示：C%=75% ;H%=25%,说明只含碳、氢元素，不含氧元素）

(3)该气体的分子式为？

【学生活动】求算甲烷的分子式。

【过渡】在上一专题中我们学过化学反应从化学键角度分析：化学反应可以理解为旧键断裂、新键形成两个阶段。所以要分析化学反应，我们得先分析其化学键的情况。

【学生活动】书写电子式和结构式。

【展示模型及甲烷动画】

【学生活动】通过观察CH4的球棍模型和比例模型，得出甲烷分子是正四面体的空间结构。【说明】甲烷分子中四个C---H键完全相同。也即，如果其中一个C---H键断裂，则其余三个C---H键也会断裂。

【问题解决】在恒压条件下，8gCH4在O2中完全燃烧后，生成二氧化碳气体和液态水，放出445kJ的热量，请写出CH4燃烧的热化学方程式。（甲烷可以用作燃料）

【说明】甲烷燃烧火焰呈淡蓝色，点燃甲烷之前必修验纯。

【过渡】甲烷和氧气能发生氧化反应，那么甲烷与氯气混合在一起能发生反应吗？你猜测的依据是什么？

【播放视频】CH4与Cl2发生取代反应的实验视频。

【问题讨论】

1、 量筒内壁出现的油状物是什么？

2、 量筒内的液面为什么会上升？

【播放动画】多媒体呈现该取代反应断、成键的过程。

一氯甲烷（g ）

CH 4+Cl 2

光 CH 3Cl + HCl

一氯甲烷（g ）

【学生活动】

1、 书写CH 4与Cl 2发生取代反应的化学方程式。

2、 结合教材中取代反应的定义说明CH 4与Cl 2发生取代反应的过程。

【教师点评】

光

CH 3Cl+Cl 2 CH 2Cl 2 + HCl

二氯甲烷（l ）

光

CH 2Cl 2+Cl 2 CHCl 3 + HCl

三氯甲烷（l ）

光

CHCl 3+Cl 2 CCl 4 + HCl

四氯甲烷（l ）

【交流与讨论】

1、甲烷与氯气反应为什么既有CH 3Cl ，还有CH 2Cl

2、CHCl

3、CCl 4？

2、甲烷与氯气反应将会得到几种产物？哪一种最多？

3、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷各有几种结构？（结合球棍模型）。 哪种取代产物只有一种结构可以证明甲烷是正四面体而不是平面正方形结构？

【学生讨论】得出取代反应的定义。

【学生活动】

1、 通过阅读得出结论：甲烷受热能分解。

2、 书写CH 4受热分解的化学方程式。

【提问】结合生活常识总结甲烷的物理性质。

【介绍】根据甲烷的性质推测甲烷的用途：

①用做气体燃料——西气东输。

②甲烷热分解的产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造颜料、油墨和油漆等。 ③从甲烷可以制得氯仿和氟利昂。

CHCl 3 + HF CHFCl 2 + HCl

④甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳、氢气的混合物，用它们可以合成甲醇。

【学生活动】请学生归纳小结本节的内容。

Cl —Cl + 光 C

H H

H Cl Cl H +

板书设计：

天然气的利用甲烷

(定性)组成元素：C、H

(定量)分子组成：CH4

分子结构：正四面体，四个C—H键完全相同无色、无味、气体

难溶于水物理性质化学性质

性质取代反应

密度比空气小

用途