高考化学 9.1天然气的利用 甲烷备考课件 苏教版.ppt

一 化石燃料1 天然气主要成分是 2 石油 1 组成元素 基本元素是 还含有少量的硫 氧 氮等 2 化学成分 各种液态 ch4 c和h 碳氢化合物 3 煤 1 组成元素 基本元素是 还含有少量的硫 磷 氮等 2 组成成分 和组成的复杂的混合物 c h o 有机化合物 无机物 二 甲烷1 存在是 瓦斯 坑道气 可燃冰的主要成分 天然气沼气 2 分子结构 1 组成表示方法 分子式和结构简式都为 结构式为 电子式为 2 空间构型 以为中心 位于顶点的形 四个c h键完全相同 ch4 碳原子 氢原子 正四面体 3 物理性质颜色 气味 状态 在水中的溶解性 密度与空气相比 比空气 无色 无味 气体 很小 密度小 4 化学性质 1 甲烷和氧气反应 甲烷燃烧的实验 甲烷燃烧的热化学方程式 1mol甲烷完全燃烧生成液态水时可以放出890kj的热量 其燃烧的热化学方程式为 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890kj mol 1 2 甲烷和氯气反应 油滴 上升 ch4和cl2在光照条件下发生反应的化学方程式如下 取代反应 有机化合物分子中的某种 或 被另一种 或 所取代的反应 原子 原子团 原子 原子团 5 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 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 三 烷烃1 烃仅含两种元素的有机化合物 又叫 2 烷烃 1 结构 碳原子都以相连 其余的价键全部与结合 达到 2 通式 cnh2n 2 n 1 碳氢化合物 碳碳单键 氢原子 饱和 c h 3 命名 n 10 依次称为 n 11 直接根据碳原子数称为某烷 如c16h34称为 4 性质 和甲烷相似 可与o2发生燃烧反应 其化学方程式为 可与cl2在光照下发生反应 甲乙丙丁 十六烷 取代 续表 灵犀一点 用化学用语表示有机化合物分子时 一般不用分子式 更多时候用结构简式 把最简式扩大整数倍 可以求分子式 等质量的具有相同最简式的物质燃烧时 生成co2和h2o的质量相等 案例1 化学科学需要借助化学专门语言来描述 下列有关化学用语正确的是 甲烷的结构式 乙烯的结构简式 ch2ch2 羟基的电子式 乙醇的分子式 ch3ch2oh 镁离子结构示意图 甲烷分子比例模型 a b c d 解析 掌握各化学用语的含义和书写要求是解答该题的关键 结构式是用短线表示分子中的共用电子对 未成键的电子省略 结构简式要表示出分子的结构特点 其他有共性的结构可以归纳整合 电子式是用 或 表示原子最外层电子的式子 分子式仅表示组成分子的原子个数 原子 离子结构示意图表示了原子 离子的核电荷数 电子层数和各层的电子数 比例模型是按原子大小的比例制作的表示分子空间形状的模型 乙烯的结构简式为ch2 ch2 乙醇的分子式为c2h6o 其余各项均正确 答案 a 规律技巧 化学式 分子式 电子式 结构式 结构简式均不能反映分子的空间构型 把最简式扩大整数倍 可以求分子式 写结构简式时 同一碳原子上的相同原子或原子团可以合并 直接相邻的且相同的原子团亦可以合并 如也可表示为 ch3 3c ch2 2ch3 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 ch4的结构简式为ch4 答案 c 6 特点 卤素单质不同 反应快慢不同a f2反应猛烈 易爆炸 b cl2强光照射爆炸 弱光照射平稳反应 c br2 i2反应慢 乱反应 反应并不是烷烃完全生成一卤代物后与剩余的x2再反应生成二卤代物 而是一卤代物和多卤代物同时生成 并且没有一定的数量关系 2 取代反应和置换反应的区别 灵犀一点 取代反应过程可表示如下 a b c d a c b d a b c d为原子或原子团 ab cd中至少有一种是有机化合物 1 一段时间后 装置中可能还会有什么现象发生 2 若水槽中改为na2sio3溶液 可能有什么现象 3 将实验后容器倒立于naalo2溶液中 可能有什么现象 4 将实验后容器倒立于fe oh 3胶体中 可能有什么现象 5 将实验后容器倒立于na2so3和na2s混合溶液中 可能有什么现象 6 消耗的cl2为 mol 被氯原子取代的氢原子有 mol 碳含量最小的有机化合物的空间几何构型是 解析 本题考查了取代反应及生成物hcl的性质 ch4与cl2发生取代反应生成了ch3cl ch2cl2 chcl3 ccl4和hcl五种产物 ch3cl hcl是气体 ch2cl2 chcl3 ccl4是油状液体 所以是气体体积减小的反应 现象应是试管中气体颜色逐渐变浅 液面上升 试管壁上有油状液体产生 水槽中的水变红 2 若水槽中改为na2sio3溶液 生成的hcl将与na2sio3反应 na2sio3 2hcl 2nacl h2sio3 所以产生白色沉淀 3 若反应后水槽中改为naalo2溶液 生成的hcl将与naalo2反应 hcl naalo2 h2o al oh 3 nacl al oh 3 3hcl alcl3 3h2o 所以应先有白色沉淀 后来沉淀可能减少或消失 4 若反应后水槽中改为fe oh 3胶体 生成的hcl将使fe oh 3胶体先聚沉后溶解 fe oh 3 3hcl fecl3 3h2o 所以应先有红褐色沉淀 后来沉淀可能减少或消失 5 若反应后水槽中改为na2so3和na2s的混合溶液 生成的hcl将与之反应 6hcl na2so3 2na2s 6nacl 3s 3h2o 所以应有淡黄色沉淀生成 答案 1 试管中气体颜色变浅 液面上升 试管壁上有油状液体产生 水槽中的水变红 2 有白色沉淀生成 3 先有白色沉淀生成 后来沉淀可能减少或消失 4 先出现红褐色沉淀 后来沉淀可能减少或消失 5 有淡黄色沉淀生成 6 2 52 5 正四面体 规律技巧 烷烃只能与纯净的卤素单质在光照条件下发生取代反应 不能与卤水发生取代反应 烷烃与卤素单质发生取代反应时 一个卤素分子中只有一个卤素原子进入有机化合物 因此取代1molh原子需要1mol卤素单质 在烷烃中所有的氢原子都可以被取代 因此其取代后的有机产物可以有多种 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 4 饱和食盐水中有少量固体析出 其原因是 5 用饱和食盐水而不用水的原因是 6 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 ch3cl ch2cl2 chcl3 ccl4 其中正确的是 a 只有 b 只有 c 的混合物d 的混合物 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 ccl4chcl3 ccl4 4 反应中有hcl生成 使溶液中的cl 浓度增大 促使nacl的溶解平衡向生成nacl固体的方向移动 5 降低cl2在水中的溶解度 抑制cl2和水的反应 6 d 1 烷烃同分异构体的书写步骤遵循 主链由长到短 支链由整到散 位置由心到边 排布由邻到间 的规律 后三句是指支链的大小 支链的移动及排布形式 也可以参考 成直链一线穿 从头摘 挂中间 往边排 不到端 的口诀书写 要注意思维有序 谨防重复和遗漏 2 烷烃和烷基的同分异构体推导烷基的异构体数目的正确思路是由烷烃入手 例如 依照上述方法和思路 n 5的烷烃及烷基的异构体数目规律如下表 准确理解和记忆丁基有4种 戊基有8种 对于分析有机化合物的结构 确定同分异构体的数目会有很大的帮助 灵犀一点 1 对于烃的取代产物判断可用 等效氢 法 所谓 等效氢 就是位置等同的氢原子 如ch3ch3中 等效氢原子只有一种 ch3ch2ch3中等效氢原子有两种 烃中等效氢原子有几种 其一元取代物就有几种 2 等效氢原子的判断方法 同一个碳原子上的是等效的 同一个碳原子上所加的甲基上的氢原子是等效的 同一分子中处于轴对称或镜面对称 对称位置上的氢原子是等效的 相当于平面镜成像时 物与像的关系 3 书写同分异构体时一定要做到 有序 和 等效 即思维的有序性和碳原子的等效性 避免遗漏和重复 同时要注意总结规律 例如 烃的一元取代物种类数等于烃中等效氢原子的种类数 一种烃如果有m个氢原子 那么它的n元取代物与 m n 元取代物种类相等 案例3 2010 新课标全国卷 分子式为c3h6cl2的同分异构体共有 不考虑立体异构 a 3种b 4种c 5种d 6种 解析 本题考查同分异构体的判断 意在考查考生书写同分异构体的能力 三个碳原子只有一个碳架结构 氯原子的存在形式包括在不同碳原子上和相同碳原子上两类 答案 b 规律技巧 对同分异构体的考查 题目类型多变 常见题型有 限定范围书写或补写 解题时要看清所限范围 分析已知的几个同分异构体的结构特点 对比联想找出规律补写 同时注意碳的四价原则和官能团存在位置要求 判断是否是同分异构体 要先看分子式相同 再看结构不同 对结构不同要从两个方面来考虑 一是原子或原子团连接顺序 二是原子的空间位置 判断取代产物同分异构体种类的题目 其分析方法是分析有