天然气的利用 甲烷

专题3有机化合物的获得与应用 第一单元化石燃料与有机化合物 天然气的利用甲烷 一般把含碳元素的化合物称为有机化合物 简称为有机物 1 什么叫有机物 CO CO2 H2CO3及其盐 氢氰酸 HCN 及其盐 硫氰酸 HSCN 及其盐 SiC CaC2等虽含有碳元素 但它们的组成 结构和性质都跟无机物更相似 因此 它们属于无机物 有机物一定含碳元素 但含碳元素不一定是有机物 有机物简介 2 有机物的组成元素 有机物简介 碳 氢 氧 氮 硫 磷 卤素等 主要元素 其他元素 3 有机物的特点 碳原子可与其他原子形成4个共价键 碳原子间也可相互成键 碳碳之间可形成单键 也可形成双键或三键 碳碳之间可形成长长的碳链 也可形成碳环 所以有机化合物种类繁多 多达2000多万种 1 有机物的结构特点 3 有机物的特点 2 物理性质 熔沸点低 易挥发 一般难溶于水 易溶于有机溶剂 3 有机物一般具有可燃性 4 有机物发生的反应比较复杂 通常有副反应发生 故书写有机反应时用 而不用 有机物简介 可燃冰 西气东输 矿难 一 甲烷的存在 天然气 沼气 油田气和煤矿坑道气 瓦斯 的主要成分是甲烷 二 甲烷的分子组成和结构 已知在标准状况下甲烷的密度是0 717g L 含碳75 含氢25 请同学们利用这些数据推出甲烷分子中碳 氢原子数之比和分子式 22 4L mol 0 717g L 16g mol 摩尔质量 1mol该烃中C的物质的量式 1mol该烃中H的物质的量 甲烷的分子式 CH4 电子式 球棍模型 比例模型 CH4 分子式 化学式 二 甲烷的分子组成和结构 结构式 二 甲烷的分子组成和结构 二 甲烷的分子组成和结构 1 甲烷分子式 CH4 2 甲烷的结构 正四面体 甲烷分子是以碳原子为中心 四个氢原子为顶点的正四面体 其中C H键的键长和键角 109度28分 相同 结构稳定 性质 通常状况下 甲烷比较稳定 与等强氧化剂不反应 与 也不反应 但在特定的条件下 甲烷也能发生某些反应 三 甲烷的性质 1 物理性质 甲烷是一种无色 无味的气体 密度比水小 标况 0 717g L 难溶于水 2 化学性质 KMnO4 强酸 强碱 思考 甲烷燃烧的现象 如何检验甲烷的燃烧产物 三 甲烷的性质 2 化学性质 1 可燃性 纯净的甲烷在空气中安静的燃烧 火焰呈淡蓝色 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振荡 石灰水变浑浊 证明有二氧化碳生成 视频1 视频2 氧化反应 甲烷点燃前要验纯 三 甲烷的性质 2 化学性质 2 取代反应 教材P60 观察与思考 实验现象 a 气体颜色 b 试管内壁有出现 c 试管内液面逐渐 变浅 上升 油状液滴 一氯甲烷 气态 二氯甲烷 油状液体 三氯甲烷 又名氯仿 油状液体 曾用作麻醉剂 制氟利昂 四氯甲烷 又叫四氯化碳 油状液体 常作溶剂 灭火剂 三 甲烷的性质 2 化学性质 取代反应 甲烷发生取代反应的注意问题 1 反应条件 光照 室温下在暗处不发生反应 2 反应物质 纯卤素单质 例如甲烷与氯水 溴水不反应 与氯气 溴蒸气在光照条件下发生取代反应 3 甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代 故甲烷的卤代物并非一种 而是4种卤代物的混合物 甲烷与氯气反应最多可能有几种产物 五种四种是有机物 一氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 氯仿 四氯甲烷 四氯化碳 一种无机物 HCl 最多 思考 取代反应 置换反应 适用于有机反应 适用于无机反应 反应物 生成物中不一定有单质 反应物 生成物中一定有单质 逐步取代 很多反应是可逆的 反应一般是单向进行 反应能否进行受催化剂 温度 光照等外界条件影响较大 在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属的活动顺序 取代反应与置换反应的区别 产物用途 H2是合成氨及合成汽油等工业的原料 C是橡胶工业的原料 可以用于制造颜料 油墨 油漆等 甲烷常温时很稳定 但在高温时可分解 三 甲烷的性质 3 分解反应 2 化学性质 四 甲烷的利用 1 气体燃料 2 可制得制冷剂 氟利昂 CHFCl2 可制得甲醇 CH3OH CH4 O2 CO H2 CH3OHCHCl3 HF CHFCl2 HCl 3 可制得甲醇 CH3OH CH4 O2 CO H2 CH3OH 4 甲烷在隔绝空气并加热到15000C的条件下分解CH4 C 2H2 高温 知识线 小结 方法线 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 观察思考 以上分子结构有什么特点 1 均由碳 氢两种元素组成2 碳原子之间均以单键结合 四 烃 烷烃 同系物 仅含碳和氢两种元素的有机物称为烃 1 烃 2 烷烃 在烃分子中 碳原子之间都以碳碳单键相连 碳原子的其余价键全部跟氢原子结合 使每个碳原子的化合价都达到 饱和 这样的烃叫饱和烃 也叫烷烃 简单烷烃的命名 习惯命名法 1 n 10时 从一到十依次用表示为 某烷 如C8H18命名为 2 n 10时 直接根据碳原子数称为 某烷 如C18H38命名为 四 烃 烷烃 同系物 2 烷烃 烷烃的通式 CnH2n 2 n 1 甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸 辛烷 十八烷 3 同系物 四 烃 烷烃 同系物 结构相似 在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物 烷烃的结构相似是指 通式 通式是什么 是 一类物质 碳 碳以单键形成链状 化学式量相差14n 化学性质相似 相同 同 结构式和结构简式 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH CH3 CH3 1 光照下 将等物质的量的甲烷 氯气充分反应 得到的产物最多的是 A CH3ClB CH2Cl2C CCl4D HCl 2 关于 商品名称为氟利昂 12 的叙述正确的是 A 只有两种同分异构体B 是平面型分子C 只有一种结构D 有四种同分构体 练习 D C 乙烷 丁烷 丙烷 戊烷 己烷 分子结构有什么共同特点 二 烃 特点 碳碳单键 链状 C原子剩余价键全部和氢结合 1 烷烃 在烃类化合物中 碳原子之间以单键结合成链状 剩余的价键全部跟氢原子相结合的烃这样的烃叫做饱和烃 又叫烷烃 只含碳氢元素的化合物 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 名称球棍模型分子式结构式结构简式 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 CnH2n 2 n 1 通式 二 烃 特点 碳碳单键 链状 C原子剩余价键全部和氢结合 1 烷烃 CnH2n 2 n 1 通式 名称 碳原子数1 10的烷烃甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 碳原子数大于10的 有几个碳原子就叫几烷 如十八烷 C18H38 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 名称球棍模型分子式结构式结构简式 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 略 或CH3 CH3 或CH3 CH2 CH3 CH3CH2CH2CH3 略 CnH2n 2 n 1 通式 2 同系物 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 烷烃具有相似的化学性质 请书写下列反应的化学方程式 练一练 1 烷烃通式的燃烧反应 2 丙烷的一溴代反应 同分异构体 B 课堂练习 2 下列五组物质中 互为同位素 是同素异形体 是同分异构体 是同系物 是同一物质 1 2 白磷 红磷 5 CH3CH CH3 CH2CH3 C CH3 4 1 2 3 4 5 3 已知某烷烃的相对分子质量为30 1 该烷烃的分子式为 2 该烷烃在光照时与Cl2反应生成一氯代物的化学方程式为 属于 反应 4 有两种气态烷烃的混合物 在标准状况下其密度为1 16g L 则关于此混合物组成的说法正确的是 A 一定有甲烷B 一定有乙烷C 可能是甲烷和戊烷的混合物D 可能是乙烷和丙烷的混合物 C2H6 取代 A 千年的希望 可燃冰 可燃冰是天然气的水合物 主要分布在深海中 它易燃烧 外形似冰 被称为