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南京化工职业技术学院毕 业 论 文 论文题目甲烷 姓 名 奚超 学 号0801300123 系、专业化学工程系应用化工 班 级 应用化工0822班 指导教师李冬燕 20011 年 03月 25 日甲烷知识与技能初识有机化合物，了解有机物的一般特点。了解甲烷的分子结构、物理性质和化学性质，掌握有机反应中的取代反应的特点。过程与方法通过对有机物特点的讨论，学会如何由实际生活现象总结归纳得出结论。情感态度与价值观 通过认识生活中常见的有机物，了解有机化合物对人类的重要意义。重点与难点重点：有机物的特点，甲烷的分子结构、物理性质和化学性质。难点：取代反应构成有机物的主要元素为碳，碳原子含有四个价电子，它可以和其它原子形成四个共价键，碳原子自己也能相互连接，从几个碳原子到成千上万个碳原子结合成长短不等的链或大小不同的环，其规模是任何其他元素的原子所达不到的。一般的有机物都容易燃烧，储存必须远离火源，并保存在低温环境，绝大多数有机物受热易分解，如以上的饭菜在高温下被烧焦，产生的黑色物质为炭，因此被称为“炭化”现象。大多数有机物难溶于水，易溶于四氯化碳、酒精、笨等有机溶剂。有机物所起的化学反应比较复杂，反应速度一般都比较小，所以有机化学反应常采用加热或用催化剂等措施来促进它们的反应。有机化学反应常伴有副反应，产物通常为混合物。有机物的种类虽然繁多，但是有些有机物的性质相近，因此同样可以将有机物进行分类。如，有机化合物里仅由碳和氢两种元素组成的物质称为烃，又叫碳氢化合物。烃按碳的骨架可分为链烃和环烃。一、烃的分类 饱和链烃烷烃 链 烃 烯烃 （脂肪烃）不饱和链烃 二烯烃烃（仅含C、H） 炔烃 脂环烃 环 烃 苯及苯的同系物 芳香烃 常见的苯乙烯 稠环芳香烃萘、蒽等烃类中最简单的物质是甲烷（CH4），自然界中天然气、沼气，煤矿坑气的主要成分，天然气中甲烷含量为8097，其他还含有乙烷、丙烷和氮气、二氧化硫、硫化氢等物质。我国四川、陕西等地具有丰富的天然气资源，天然气与石油、煤一样，是一种重要的能源和化学工业资源。二、甲烷1、物理性质 无色无味气体，标准状况下密度为0.717g/L，极难溶于水。通常情况下，甲烷比较稳定，不易发生化学反应，但在特定的条件下，甲烷也会跟某些物质发生反应。有机物特点之一：易燃，易分解。2、化学反应 （1）氧化反应（燃烧）CH4g+2O2点燃CO2g+2H2Ol+890kg纯净的甲烷在空气中安静地燃烧，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。甲烷是一种很好的气体燃料，但是若甲烷里混入了氧气或空气，点燃时容易发生爆炸。如煤矿矿井里有甲烷与空气混合，接触火源容易发生爆炸。甲烷在空气里的爆炸极限是含甲烷515。燃气汽车，以天然气为动力来源，安全可靠、方便、廉价、环境污染少。天然气密度小，即使有泄漏现象，也易于扩散，不易爆炸。甲烷在隔绝空气的条件下加热到1000以上，就分解成炭黑和氢气。炭黑是橡胶工业的重要原料。（2）加热分解 CH4高温C+2H2。（3）取代反应CH4+Cl2光CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2光CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2光CHCl3（氯仿）+HClCHCl3+Cl2光CCl4+HCl甲烷分子里的四个原子逐个被氯原子所代替而生成了四种取代产物，四种产物中只有一氯甲烷为气态，其余的都是液态。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取代的反应叫做取代反应。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取代的反应叫做取代反应。取代反应与置换反应的不同：取代反应置换反应可与化合物发生取代，生成物中不一定有单质。反应物、生成物中一定要有单质。反应能否进行收外界条件影响很大，如光照条件。在水溶液中的指环反应遵循金属或非金属活动顺序。逐步取代，很多反应时可逆的。反应一般单方向进行。有机物的性质是由它们的组成和结构决定的。碳原子的最外电子层上有4个电子，能跟4个氢原子分别形成四对共用电子对。3、甲烷的分子结构电子式：结构式：分子结构：键角：10918用结构式书写化学反应方程式：不同结构的物质应该显示不同的性质，但大量事实表明，没有不同性质的二氯甲烷，只有一种二氯甲烷。因此，科学家提出，甲烷分子可能是一种以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体的立体结构。二氯甲烷的两种平面结构不是两种不同的物质，而是二氯甲烷分子在平面上的两种不同的投影。甲烷的危害甲烷浓度增加能置换空气而致缺氧。87%的浓度使小鼠窒息，90%使致呼吸停止。80%甲烷和20%氧的混合气体可引起人头痛。当空气中甲烷达25%30%时，人出现窒息前症状，头晕、呼吸增快、脉速、乏力、注意力不集中、共济失调、精细动作障碍，甚至窒息。甲烷是地球大气中仅次于二氧化碳的第二号能导致全球变暖的温室气体。据科学家们计算，过去200年中，人类活动造成的温室效应约五分之一和甲烷排放有关。在这段时期，大气中甲烷含量增长了一倍多。大气中的甲烷有多种来源，如一些湿地会向大气中释放甲烷，但70的甲烷排放与人类活动相关。农业(如水稻种植)、畜牧业、采矿和使用矿物燃料等都会排放甲烷。一些气候专家指出，虽然导致近年来大气中甲烷含量维持稳定的原因等尚无定论，但这一现象充分表明，通过减少温室气体排放来延缓全球的变暖步伐也许是可行的。不过，大气中最重要的温室气体，二氧化碳的排放却难以控制，目前仍呈上升势头。2003年夏季，全球许多地区出现热浪，仅法国就有约15000人受热浪影响而丧生。法新社报道说，法国今年的平均气温可能是150年来最高的。此外，由于全球变暖极地冰冠也在以令人忧虑的速度萎缩。看来，人类在阻止全球变暖的过程中任重道远。家畜排放甲烷 加重温室效应 以前曾有研究显示，牛、羊等动物会排放出甲烷气体，而甲烷与其他物质燃烧后所产生的废气则会加重温室效应，对地球的大气环境构成威胁。目前世界上共有大约10.5亿头牛和13亿只羊，它们所排放的甲烷占全世界甲烷排放量的五分之一。 200