2017化学2-天然气的利用-甲烷有机第一课-启蒙课

1、第一单元化石燃料与有机化合物,天然气的利用 甲烷,有机物的启蒙课,开采煤,开采石油,开采天然气,:有机物和无机物组成的复杂混合物，含C(主)，H和O(次)，S、P、N(少),:组成元素主要为C、H，含少量S、O、N等元素；组成物质主要是各种液态碳氢化合物，还有气态和固态的碳氢化合物。,:主要为甲烷 是最简单的有机化合物,化石燃料与有机化合物的关系,一.认识有机物,含有碳元素的化合物为有机化合物。,碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等,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

2、于无机物。,(1)、定义：,主要元素,其它元素,(2)、组成元素：,1.组成和分类,1828年德国化学家伍勒（Whler)由无机 物氰酸铵制得有机物尿素，而氰酸铵可由简单 的无机物得到：,结论：有机物可由无机物制得,（3）分类,仅含碳和氢两种元素的有机物，称为碳氢化合物，也称为烃。,烃，读音ting，碳的声母和氢的韵母的组合。,碳,氢,烃,除了碳和氢两种元素以外，还有其它元素的有机物，称为烃的衍生物。,动动脑,下列物质属于有机物的是？属于烃的是？ 碳酸氢氨 C2H2 CH3Cl C2H5OH CH4 H2 金刚石 CH3COOH CO2 C2H4,属于有机物的是 ,属于烃的是 ,2.有机物的主

3、要性质特点,大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂(互溶),大部分密度比水小。,绝大多数有机物受热容易分解，而且容易燃烧。,绝大多数有机物不易导电，是非电解质。,有机物的反应复杂，一般比较慢，常常伴有副反应发生，中间用“”连接。有机物通常用“结构简式”表示，不用化学式。,有机物分子之间一般以分子间作用力形成的分子晶体，所以熔沸点比较低。,3.有机物的结构特点,有机物中的化学键绝大多数是共价键，少数含有离子键,数一数每种原子的共价键的数目？ 再请你联想到其他原子？,(1)碳原子最外层有4个电子，可以跟其它原子形成4个共价键；(2)碳原子相互之间能以共价键结合形成不同形式的碳链，碳环。(3) O:两

4、个共价键，N：三个共价键等等,大部分有机物都是立体结构，并不是平面的。,4.有机物反应的特点,旧键断裂， 新键形成,“分子量法” 求化学式 有A、B两种有机物，它们都是碳、氢化合物，且碳元素的质量分数都是85.7%。A在标准状况下的密度是1.25g/L，B蒸气的密度是相同状况下氢气的21倍。求A、B的分子式。,5.有机物化学式的确定,根据“燃烧通式” 确定分子式 CxHy+（x+y/4）O2 xCO2 +y/2 H2O CxHyOz+（x+y/4-z/2）O2 xCO2 +y/2 H2O 将含有C、H、O的有机物9.2 g装入元素分析装置，通入足量的O2使之完全燃烧，将生成的气体依次通过CaC

5、l2管(A)和碱石灰(B)，测得A管质量增加了10.8 g，B管增加了17.6 g，已知该有机物的相对分子质量为46。 (1)燃烧此有机物9.2 g需消耗O2多少g？ (2)求此有机物的分子式。,此方法也可以确定有机物是C、H两种元素组成，还是C、H、O三种元素组成。, 3 -天然气的利用,甲烷,已知甲烷的密度在标准状况下是0.717g/L，含碳75%，含氢25%。利用这些数据怎样确定甲烷的分子式？,探究活动1：,CH4 甲烷是含氢量最高的有机物。,一.甲烷结构,分子式 电子式 结构式 结构简式 最简式,甲烷是最简单的有机物！,（碳原子含有4个最外层电子，可以跟其它原子形成4个共价键；）,（1

6、）CH4以碳原子为中心,四个氢原子为顶点的正四面体,键角为109度28分,非极性分子.,（2）CH4中CH键比较牢固，键能较大,二.甲烷的存在与物理性质,无色、无味的气体，=0.717g/L(标准状况)； 密度比空气小,极难溶于水。,1.甲烷在自然界中的存在:,2.甲烷的物理性质:,甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的坑道气的主要成分，天然气及油田气的主要成分也是甲烷（按体积计，天然气里一般约含有甲烷80%-90%）。 可燃冰中也有甲烷。,1.常温性质稳定，不能使酸性KMnO4褪色，不能使溴水褪色，不和强酸、强碱反应,三.甲烷的化学性质,原因： 烷烃中的C-C单键比较牢固，CH4中CH

7、键也比较牢固,2.可以燃烧 （还是可以被氧化）,如何检验产物？,思考,推出碳氢化合物的燃烧通式？,CxHy+（x+y/4）O2 xCO2 +y/2 H2O,点燃甲烷前必须验纯，否则会爆炸。,.甲烷的受热分解,在隔绝空气并加热至1000的高温下，甲烷分解,4.取代反应,现象： 反应：,黄绿色逐渐消失，瓶壁上有油状液体，水面上升，且水溶液呈酸性。,C,H,H,H,H,Cl,Cl,+,光,C,H,H,H,Cl,Cl,Cl,+,C,Cl,H,Cl,Cl,Cl,Cl,+,光,C,H,H,Cl,Cl,Cl,Cl,+,C,Cl,H,Cl,Cl,Cl,Cl,+,光,C,Cl,H,Cl,Cl,Cl,Cl,+,四

8、氯甲烷（液态，正四面体）,二氯甲烷（液态）,三氯甲烷（液态,又叫氯仿）,一氯甲烷,二氯甲烷,三氯甲烷,关于取代反应：,取代反应类似“复分解”，产物无H2 取代中氯气“只利用了50%” 条件是光照、氯气，不能是氯水 也可以是其他卤素单质， 比如溴蒸汽，不能是溴水 取代反应是不可控的，产物中永远5种物质共存,有机化合物中的某种原子或原子团被另一种原子或原子团所取代的反应,思考：关于取代的难点,二氯甲烷有几种？ 关于取代产物的种类问题 CH3CH3和氯气反应，一氯代物有几种？请写出方程。 二氯代物？ C(CH3)4和氯气反应，一氯代物有几种？ CH3CH(CH3)CH2CH2CH3呢,同一个C上的C

9、是一样的，同一个C上的H也是一样的。（立体的视角）,小结：,甲烷的结构 （分子式、电子式、结构式、空间结构）,甲烷的性质,甲烷的氧化反应（燃烧）,对强氧化剂的稳定性,与卤素（纯净）的取代反应,甲烷的高温分解,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。,除了做气体燃料，还是一种化工原料。,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。,从甲烷可以制得氯仿和氟利昂。,四.甲烷的用途*,甲烷 乙烷 丙烯,CH4 CH3CH3 CH3CH=CH2,C,H,H,C,H,C,H,H,C,H,H,H,H,C,H,H,H,H,C,H,H,H,名称：,结构简

10、式：,结构式：,CH4 C 2H6 C 3H6,分子式：,最简式（实验式）：CH4 CH3 CH2,五.烷烃,1.烷烃定义: 碳原子之间都是碳碳单键相连,其余全部与H相连,结合成链状，是一种饱和烃. （饱和烃还有环烷烃）,例： H H H H H | | | | | H C C C C CH | | | | | H HC H H H H | H,资料：几种烷烃的物理性质：,4.性质： 物理性质： 均不溶于水，密度比水小，随着C原子数的增加，状态从气、液到固变化,碳原子数后加“烷”来表示,碳原子数在1-10之间依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸,C 17H36 、C 14H30 、C

11、5H12、 C 9H20、 C 7H16,请用习惯法命名下列烃,碳原子数10时，跟据碳原子分别用数字 十一、十二、十三表示,例如：C 16H34为十六烷 C 13H28为十三烷,5.习惯命名法：某烷,关于基团，某烷失去一个H后称为“某基” 如CH3- 为甲基 ， CH3CH2- 为 乙基,思考：写出下列烷烃的化学式，结构式与结构简式，最简式。,正戊烷 (无支链的一种烷烃),写出方程： 丙烷和氯气在光照下取代生成一氯代物,六.同系物,1.定义：像甲烷与乙烷，丙烷结构相似，在组成上相差若干个CH2 的原子团互称为同系物,2.特点： 组成元素相同，一样的通式 同一类有机物 连接方式一样：链状或环状

12、官能团数目一样多 如双键、羟基 和支链无关,3.同系物之间的性质是否有什么规律？,物理性质有一定递变性，化学性质相似,同位素、同素异形体、同系物、同分异构体 四概念的比较,质子数等，中子数 不等，原子之间,原子,氕、氚,同一元素 形成的不 同单质,单质,O2、O3,结构相似，组成 上差一个或n个CH2,化合物,C2H6、 C4H10,相同分子式，不 同结构的化合物,化合物,CH3(CH2)3CH3、 C(CH3)4,1.下列物质中属于同系物的是 CH2=CHCH3 CH4 H2 CH3 CH3CHCH2CH3 CH3(CH2)5CH3,CH2,CH2,CH2,CH2,2、下列五组物质中_互为同位素，_是同素异形