人教版高中化学 天然气的利用 甲烷课件 新人教必修1.ppt

天然气的利用天然气的利用 甲烷甲烷2021/8/9 星期一1 甲烷在自然界中的存在：甲烷在自然界中的存在：池沼的底部池沼的底部(沼气沼气)，油田气和煤矿坑道油田气和煤矿坑道(坑气、瓦斯坑气、瓦斯)，天然气天然气(一般含一般含CH4 80809797)，可燃冰可燃冰等。等。甲烷的存在：甲烷的存在：2021/8/9 星期一21、已知甲烷的密度在标准状况下是、已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 g/L，含碳含碳75%，含氢，含氢25%。请同学们利用这些数据请同学们利用这些数据推出甲烷中的碳、氢元素的质量比、原子数比推出甲烷中的碳、氢元素的质量比、原子数比和分子式。和分子式。2、甲烷分子的电子式，说明它的分子结构特点。、甲烷分子的电子式，说明它的分子结构特点。3、甲烷完全燃烧的生成物是什么？写出甲烷燃、甲烷完全燃烧的生成物是什么？写出甲烷燃烧的热化学方程式。烧的热化学方程式。CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）；）；H=-889.6kJ/mol 2021/8/9 星期一3分子式分子式分子式的确定：分子式的确定：分子中各原子的物质的量之比分子中各原子的物质的量之比 （各组成原子个数的最简比）（各组成原子个数的最简比）摩尔质量摩尔质量 （相对分子质量（相对分子质量)2021/8/9 星期一41.分子式：分子式：CH4电子式：电子式：HHHCH结构式：结构式：CHHHH一、甲烷的分子结构一、甲烷的分子结构2021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62.甲烷分子呈甲烷分子呈正四面体正四面体结构结构键角：键角：10928但由于有机物的立体结构式书写起来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，一般采用平比较费事，为方便起见，一般采用平面的结构式。面的结构式。（立体）（立体）拓展视野拓展视野2021/8/9 星期一7二、甲烷的物理性质：二、甲烷的物理性质：色色 味的味的 体，密度比空气体，密度比空气 ，溶于水。溶于水。无无气气无无小小难难向下排气法向下排气法排水法排水法收集收集收集收集2021/8/9 星期一8三、三、甲烷的化学性质：甲烷的化学性质：通常情况下，甲烷的通常情况下，甲烷的结构比较稳结构比较稳定，定，不易与其它物质反应。不易与其它物质反应。与与强酸强酸、强碱强碱、强氧化剂如强氧化剂如高高锰酸钾、溴锰酸钾、溴水等水等都不起反应。都不起反应。注意：有机反应方程式中用“”不用“”2021/8/9 星期一9用“”不用“”1、氧化反、氧化反应（应（可燃性）可燃性）CHCH4 4爆炸爆炸极限极限：5%15.4%CH4+2O2 CO2+2H2O点燃点燃瓦斯爆炸瓦斯爆炸 因此在煤矿矿井里要采取通风，因此在煤矿矿井里要采取通风，严禁烟火等安全措施。严禁烟火等安全措施。点燃甲烷前必须验纯点燃甲烷前必须验纯,否则会爆炸否则会爆炸.(.(思考思考:什么什么时候甲烷会爆炸最强烈时候甲烷会爆炸最强烈?)?)注意注意:淡蓝色火焰淡蓝色火焰2021/8/9 星期一10 你能设计一个实验验证你能设计一个实验验证CHCH4 4燃烧的燃烧的产物是什么吗？产物是什么吗？用一只冷而且干燥的烧杯罩在火焰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震荡，石灰水变内注入少量澄清石灰水震荡，石灰水变混浊，证明有二氧化碳生成。混浊，证明有二氧化碳生成。动动脑动动脑:2021/8/9 星期一112、取代反应、取代反应 试管内水面上升试管内水面上升 试管内试管内Cl2的黄绿色逐渐的黄绿色逐渐消失消失 试管内壁出现油状液滴试管内壁出现油状液滴注意：注意：装置装置要放在要放在光亮光亮的地方的地方.现象现象：2021/8/9 星期一12 有机物分子里的某些原子或原子团被其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叫做取代反应他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应2021/8/9 星期一132 2、甲烷的取代反应、甲烷的取代反应ClCl+光光C CH HH HH HCl ClCl ClH H+(一氯甲烷一氯甲烷)分子式分子式状态状态（S T P）一氯甲烷的形成一氯甲烷的形成CH3Cl气态气态（g）2021/8/9 星期一14(二氯甲烷二氯甲烷)ClCl+光光C CH HH HH HCl ClCl ClH H+C CCl ClH HH HCl Cl分子式分子式状态状态（S T P）二氯甲烷的形成二氯甲烷的形成CH2Cl2液态液态（l）2021/8/9 星期一15(三氯甲烷三氯甲烷)ClCl+光光Cl ClH H+C CCl ClH HH HCl ClC CH HCl ClCl ClCl Cl俗称俗称分子式分子式状态状态（S T P）三氯甲烷的形成三氯甲烷的形成CHCl3液态液态（l）氯仿氯仿2021/8/9 星期一16(四氯甲烷四氯甲烷)ClCl+光光Cl ClH H+C CH HCl ClCl ClCl ClC CCl ClCl ClCl ClCl Cl别名别名分子式分子式状态状态（S T P）四氯甲烷的形成四氯甲烷的形成CCl4液态液态（l）四氯化碳四氯化碳2021/8/9 星期一17CH4+Cl2光照光照CH3Cl+Cl2光照光照CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2光照光照CHCl3+HClCHCl3+Cl2光照光照CCl4+HClCH3Cl+HCl产物为产物为混合物混合物2021/8/9 星期一18问题：问题：甲烷与氯气反应的产物有几种？甲烷与氯气反应的产物有几种？甲烷与氯气反应，共得到甲烷与氯气反应，共得到5种产物种产物，其，其中一氯甲烷和氯化氢是气态，二氯甲烷、中一氯甲烷和氯化氢是气态，二氯甲烷、三氯甲烷、和四氯甲烷为液态。而氯化氢三氯甲烷、和四氯甲烷为液态。而氯化氢易溶于水，其余难溶于水。易溶于水，其余难溶于水。反应条件：光照反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应）室温下在暗处不发生反应）反应物质：纯卤素单质；如甲烷与氯水、溴水反应物质：纯卤素单质；如甲烷与氯水、溴水不反应，与不反应，与Cl2、溴蒸气光照条件下发生取代反应。、溴蒸气光照条件下发生取代反应。甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲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，而是几种卤代物的混合物。烷的卤代物并非一种，而是几种卤代物的混合物。注意：注意：2021/8/9 星期一19无色易液化的无色易液化的气体气体，有乙醚的气味和，有乙醚的气味和甜味，无腐蚀性。甜味，无腐蚀性。一氯甲烷一氯甲烷CH3ClCH2Cl2无色透明、有刺激芳香气味、易挥发无色透明、有刺激芳香气味、易挥发的的液体液体。吸入有毒！。吸入有毒！脂肪和油的萃取剂脂肪和油的萃取剂牙科局部麻醉剂、冷冻剂和灭火剂牙科局部麻醉剂、冷冻剂和灭火剂主要用作致冷剂主要用作致冷剂在医药上作麻醉剂在医药上作麻醉剂二氯甲烷二氯甲烷2021/8/9 星期一20无色透明易挥发无色透明易挥发液体液体，稍有甜味。，稍有甜味。CHCl3氯仿氯仿三氯甲烷三氯甲烷有机溶剂。在医药上用作麻醉剂、防有机溶剂。在医药上用作麻醉剂、防腐剂。腐剂。CCl4全氯甲烷全氯甲烷四氯化碳四氯化碳四氯甲烷四氯甲烷无色无色液体液体，有愉快的气味，有毒！，有愉快的气味，有毒！用作溶剂、有机物的氯化剂、香料的用作溶剂、有机物的氯化剂、香料的浸出剂、纤维的脱脂剂、灭火剂、分浸出剂、纤维的脱脂剂、灭火剂、分析试剂，并用于制氯仿和药物等。析试剂，并用于制氯仿和药物等。2021/8/9 星期一21 产物用途：产物用途：H H2 2是合成氨及合成汽油等工业是合成氨及合成汽油等工业的原料。的原料。C C是橡胶工业的原料，可以用于制造是橡胶工业的原料，可以用于制造颜料、油墨、油漆等。颜料、油墨、油漆等。甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解；甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解；3、甲烷的分解反应、甲烷的分解反应CH4 C2H2高温高温甲烷的高温分解反应方程式：甲烷的高温分解反应方程式：2021/8/9 星期一22甲烷化学性质甲烷化学性质 总体：总体：一定条件下一定条件下燃烧反应燃烧反应取代反应取代反应受热分解受热分解性质较稳定性质较稳定2021/8/9 星期一23、在光照下，将等物质的量的在光照下，将等物质的量的CH4和和Cl2充充分反应，得到的产物物质的量最多的是（分反应，得到的产物物质的量最多的是（）A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HClD学以致用学以致用2021/8/9 星期一24 光 C、CH4+2O2 CO2+2H2O D、CHCl3+HF CHFCl2+HClB、Zn+H2SO4 ZnSO4+H2、下列反应不属于取代反应的是（下列反应不属于取代反应的是（）A、CH4+Br2 CH3Br+HBr 点燃点燃BC2021/8/9 星期一25乙烷乙烷从石油炼制的产品中可以获得一系列和甲烷从石油炼制的产品中可以获得一系列和甲烷结构相似的化合物，如：结构相似的化合物，如：丙烷丙烷丁烷丁烷2021/8/9 星期一26戊烷戊烷己烷己烷 每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱饱和和”。这样的烃叫做。这样的烃叫做饱和烃饱和烃，又叫，又叫烷烃烷烃。以上分子结构有什么特点？以上分子结构有什么特点？2021/8/9 星期一27四、四、烷烃烷烃 碳原子都以碳碳单键相连，其余的价碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到键均用于与氢原子结合，达到“饱和饱和”的一的一系列化合物系列化合物。结构特点结构特点：碳碳单键、链状、碳碳单键、链状、C C原子剩余原子剩余价键全部和氢结合价键全部和氢结合1.烷烃的概念烷烃的概念2021/8/9 星期一28(1)结构式：乙烷：乙烷：H H 丙烷：丙烷：H H H|HCCH HCCCH|H H H H H 丁烷：丁烷：H H H H 异丁烷：异丁烷：H|HCCCCH H-C-H|H H H H H H|HCCCH|H H H2、烷烃的结构、烷烃的结构2021/8/9 星期一29(2)结构简式结构简式：例：H H H H H|H C C C C CH|H HC H H H H|H CH CHCHCHCH CH33322 省略CH键 把同一C上的H合并省略横线上CC键 CH CHCH CH CH CH33322或者：CH CH（CH）CH CH CH223332021/8/9 星期一30它们对应的结构简式：CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3乙烷：乙烷：H H 丙烷：丙烷：H H H|HCCH HCCCH|H H H H H 丁烷：丁烷：H H H H 异丁烷：异丁烷：H|HCCCCH H-C-H|H H H H H H|HCCCH|H H HCH3CHCH3 CH32021/8/9 星期一31碳原子数相邻的烷烃之间相差碳原子数相邻的烷烃之间相差“CH2”原子团原子团 比较甲烷与乙烷，乙烷与丙烷，丙烷与比较甲烷与乙烷，乙烷与丙烷，丙烷与丁烷，在分子组成上的差异。丁烷，在分子组成上的差异。3 3、烷烃的通式、烷烃的通式:CnH2n+22021/8/9 星期一324、烷烃的名称、烷烃的名称碳原子数碳原子数12345分子式分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12名称名称甲甲烷烷乙乙烷烷丙丙烷烷丁丁烷烷戊戊烷烷碳原子数碳原子数678910分子式分子式C6H14C7H16C8H18C9H20C10H22名称名称己己烷烷庚庚烷烷辛辛烷烷壬壬烷烷癸癸烷烷2021/8/9 星期一335、同系物：、同系物：结构相似、分子组成上相差一个或若结构相似、分子组成上相差一个或若干个干个CH2原子团的物质互相称为原子团的物质互相称为同系物同系物。碳原子均饱和。碳原子均饱和。链状链状碳原子数不同。碳原子数不同。烷烃同系物烷烃同系物结构相似：结构相似：分子组成：分子组成：2021/8/9 星期一34 练习练习 写出下列烷烃的分子式：写出下列烷烃的分子式：（1）含有）含有18个碳原子的烷烃的分子式个碳原子的烷烃的分子式 （2）含有）含有18个氢原子的烷烃的分子式个氢原子的烷烃的分子式 （3）相对分子量为）相对分子量为128的烷烃的分子式的烷烃的分子式 2021/8/9 星期一35 练习练习 下列各对物质的相互关系是下列各对物质的相互关系是A A 和和 B BO O2 2和和O O3 3 C.乙乙烷烷和已和已烷烷 D D E.2021/8/9 星期一36甲烷2021/8/9 星期一372021/8/9 星期一382021/8/9 星期一39 千年的希望千年的希望 “可燃冰可燃冰”可燃冰是天然气（甲烷等）的可燃冰是天然气（甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似冰，水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为被称为“可燃冰可燃冰”。“可燃冰可燃冰”储量较大，可燃冰将成为最理想储量较大，可燃冰将成为最理想替代能源。替代能源。2021/8/9 星期一40