专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷

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千年的希望－“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。专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷可燃冰的分布

可燃冰在自然界分布非常广泛，海底以下0到1500米深的大陆架或北极等地的永久冻土带都可能存在，我国南海、东海等海域发现大量“可燃冰”资源，估算其资源量相当于我国陆地石油天然气资源的一半。可燃冰可满足人类未来1000年需要的新能源

专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷2010年4月1日19时许，陕西韩城市龙门镇泉子沟煤矿发生一起瓦斯燃烧事故，当班井下有27人。17人升井，8人遇难，2人失踪。

专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷1、已知甲烷的密度在标准状况下是0.717g/L

，含碳75%，含氢25%。请同学们利用这些数据推出甲烷中的碳、氢元素的质量比、原子数比和分子式。2、甲烷分子的电子式和结构式，说明它的分子结构特点。

3、1mol甲烷在通常情况下完全燃烧放出890kJ·mol―1热量，写出甲烷燃烧的热化学方程式。CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）；△H=-889.6kJ/mol专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷解析：①

含碳75%，含氢25%，设甲烷质量为1g，则m（C）=0.75gn（C)=0.75g/12g·mol-1m(H)=0.25gn(H)=0.25g/1g·mol-1②已知甲烷的密度在标准状况下0.717g/L，则M=ρ·Vm=0.707g/L×22.4L/mol=16g/mol因此C原子与H原子的个数比为（0.75/12）：（0.25/1）=1：4,故最简式为CH4综合①②，可知甲烷的分子式为CH4专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷分子式分子式的确定：

分子中各原子的物质的量之比（各组成原子个数的最简比）摩尔质量

（相对分子质量)专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷1.分子式：CH4电子式：HHHCH结构式：CHHHH+1-4一、甲烷的分子结构（平面?）专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷2.甲烷分子呈正四面体结构甲烷分子不是平面四边形结构键角：109°28′与金刚石的结构相同稳定结构但由于有机物的立体结构式书写起来比较费事，为方便起见，一般采用平面的结构式。（立体）专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷二、甲烷的物理性质：

色

味的

体，密度比空气

，

溶于水。无气无小难向下排气法排水法收集收集0.717g/L(标准状况下)甲烷（又名沼气、坑气）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﹪)。专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷三、甲烷的化学性质1、可燃性CH4爆炸极限：5%~15.4%CH4+2O2CO2+2H2O点燃因其含碳量低，其火焰为淡蓝色火焰。注意:1、点燃甲烷前必须验纯，否则会爆炸。

(思考：什么时候甲烷会爆炸最强烈?)2、有机反应方程式中用“→”不用“＝”；专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷

你能设计一个实验验证CH4燃烧的产物是什么吗？请讨论:专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷通常情况下，甲烷比较稳定。结论：甲烷与KMnO4溶液不发生反应。

把甲烷气体分别通入酸性KMnO4溶液中，观察现象。与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应。专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷2、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。

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；

3、甲烷的分解反应CH4C＋2H2高温甲烷的高温分解反应方程式：

专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷4、取代反应专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷现象：瓶壁上有

状

生成。量筒内液面

。

油

液滴

甲烷与氯气反应：上升4、取代反应专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷一氯甲烷二氯甲烷四氯甲烷(四氯化碳)三氯甲烷(氯仿)专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl光照CH2Cl2

＋Cl2CHCl3

＋HCl光照CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl光照CH4

＋Cl2CH3Cl＋HCl光照取代反应：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代替的反应。专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷

常温下，一氯甲烷(CH3Cl)是气体，其它三种是液体，三氯甲烷(CHCl3)和四氯甲烷(CCl4)是工业上重要的溶剂，四氯甲烷(CCl4)还是一种效率较高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水。提问：

甲烷与氯气反应最多可能有几种产物？答：五种。最多可能有CH3Cl，CH2Cl2

，CHCl3，CCl4，HCl五种产物。提示：有机反应很复杂，产物较多专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷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：专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷甲烷化学性质

总体：

一定条件下燃烧反应取代反应受热分解性质较稳定小结：专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷四、甲烷的用途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。①做气体燃料。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。CHCl3+HFCHFCl2+HCl专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷1、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是（）A、甲烷是一种黄绿色气体B、甲烷是一种有臭味的气体C、收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的密度与空气的密度相近。D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水D学以致用专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷3、在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到的产物物质的量最多的是（）

A、CH3ClB、CH2Cl2

C、CCl4D、HClD2、下列物质常温下呈气态的是（）A、CH3ClB、CH2Cl2

C、CHCl3D、CCl4A专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷4、如图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成。将X气体燃烧，把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题：(1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是_____________。(2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气体X是___________。(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则气体X可能是_______________。H2COCH4或H2,CO或H2,CH4或CO,CH4或H2,CO,CH4专题三化石燃料与有机化合物天然气的利用甲烷5、有一种无色的混合气体可能由CH4、NH3、H2、CO、CO2和HCl中的几种气体组成，将此混合气体通过浓H2SO4，气体总体积基本不变；再通过澄清石灰水，未见浑浊，但气体总体积减小；把剩余气体在纯O2的情况下引燃，燃烧产物不能使无水CuSO4变色，则原混合气体中一定含有：（）

A.CO、HCl