天然气的利用甲烷教学.ppt

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1、关于天然气的利用甲烷教学现在学习的是第1页，共61页化石燃料：化石燃料：煤煤石油石油天然气天然气:有机物和无机物组成的复杂混合物，有机物和无机物组成的复杂混合物，含含C(C(主主)，H H和和O(O(次次)，S S、P P、N(N(少少):组成元素主要为组成元素主要为C C、H H，含少量，含少量S S、O O、N N等元素；组成物质主要是各种等元素；组成物质主要是各种液态碳氢化合物液态碳氢化合物:主要为甲烷主要为甲烷 是最简单的有机化合物是最简单的有机化合物现在学习的是第2页，共61页科学视野：我国的石油与天然气资源科学视野：我国的石油与天然气资源阅读教材阅读教材（1 1）我国的石油资源；）

2、我国的石油资源；（2 2）我国的原油需求；）我国的原油需求；（3 3）“西气东输西气东输”就是将新疆等中西部地区的天然气，就是将新疆等中西部地区的天然气，通过管道东输到长江三角洲，最终到达上海的一项巨大通过管道东输到长江三角洲，最终到达上海的一项巨大工程。天然气是高效、低耗、污染小的清洁能源。它还工程。天然气是高效、低耗、污染小的清洁能源。它还是一种重要的化工原料。是一种重要的化工原料。（4 4）“可燃冰可燃冰”。现在学习的是第3页，共61页现在学习的是第4页，共61页现在学习的是第5页，共61页 可燃冰是天然气（甲烷等）的水合可燃冰是天然气（甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为物，它

3、易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰可燃冰”。“可燃冰可燃冰”储量较大，可储量较大，可燃冰将成为最理想替代能源。燃冰将成为最理想替代能源。千年希望千年希望 可燃冰可燃冰现在学习的是第6页，共61页可燃冰的分布可燃冰的分布现在学习的是第7页，共61页现在学习的是第8页，共61页1 1、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 0.717 g/Lg/L ，含碳含碳75%75%，含氢，含氢25%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 2、甲烷分子的电子式，说明它的

4、分子结构特点。、甲烷分子的电子式，说明它的分子结构特点。现在学习的是第9页，共61页 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0.717g/L0.717g/L，含碳，含碳75%75%，含氢，含氢25%25%。利用这。利用这些数据怎样确定甲烷的分子式？些数据怎样确定甲烷的分子式？有机物有机物分子式分子式 分子中各原子物质的量分子中各原子物质的量 （各组成原子个数）（各组成原子个数）摩尔质量摩尔质量 （相对分子质量（相对分子质量)分子式：分子式：CH4+1-4现在学习的是第10页，共61页1.1.分子式：分子式：CH4电子式电子式：HHHCH结构式：结构式：CHHHH+1-4一、甲

5、烷的分子结构一、甲烷的分子结构空间结构：空间结构：正四面体正四面体现在学习的是第11页，共61页现在学习的是第12页，共61页甲烷分子呈甲烷分子呈正四面体正四面体结构结构甲烷分子不是平面四边形结构甲烷分子不是平面四边形结构键角：键角：10928与金刚石的结构相同与金刚石的结构相同但由于有机物的立体结构式书写起来比较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费事，为方便起见，一般采用平面的结构式。式。（立体）（立体）课堂练习现在学习的是第13页，共61页二、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

6、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0.717g/L(标准状况下标准状况下)现在学习的是第14页，共61页3 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 现在学习的是第15页，共61页三、甲烷的化学性质三、甲烷的化学性质1 1、可燃性、可燃性CHCH4 4爆炸极限：爆炸极限：5%15.4%5%15.4%CH4+2O2 CO2+2H2O点燃点燃因其含碳量低，其火焰为淡蓝因其含碳量低，其火焰为淡蓝色火焰。色火焰。注

7、意注意：1 1、点燃甲烷前必须验纯，否则会爆炸。、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思考：什么时候甲烷会爆炸最强烈?)?)2 2、有机反应方程式中用、有机反应方程式中用“”不用不用“”；现在学习的是第16页，共61页 你能设计一个实验验证你能设计一个实验验证CHCH4 4燃烧的产燃烧的产物是什么吗？物是什么吗？用一只用一只冷而且干燥冷而且干燥的烧杯罩在火焰上方，的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁有水珠出现，证明有水生成烧杯内壁有水珠出现，证明有水生成。把烧杯迅速倒转过来，立即向杯内把烧杯迅速倒转过来，立即向杯内注入少量注入少量澄清石灰水震荡，石灰水变混浊，证明有澄清石灰

8、水震荡，石灰水变混浊，证明有二氧化碳生成。二氧化碳生成。请讨论请讨论:现在学习的是第17页，共61页探究质疑 1.在空气中燃烧时火焰呈蓝色的物质除甲烷还有哪些？还有氢气、硫、酒精、一氧化碳、硫化氢等。2.甲烷燃烧时，若氧气不充分，可能生成哪些产物？除了生成水之外，还可能生成炭黑、CO，其造成的危害主要是炭黑会导致管道堵塞、气流不畅，严重时可能引起爆炸，生成的CO会导致人中毒。现在学习的是第18页，共61页通常情况下，甲烷比较稳定。通常情况下，甲烷比较稳定。结论：甲烷与结论：甲烷与KMnOKMnO4 4溶液不发生反溶液不发生反应，也不与溴水发生反应应，也不与溴水发生反应 把甲烷气体分别通入酸性把

9、甲烷气体分别通入酸性KMnOKMnO4 4溶液与溴水中，观察现象。溶液与溴水中，观察现象。甲烷的稳定性甲烷的稳定性与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应2 2、通常情况下通常情况下，甲烷甲烷稳定稳定。一般不与强酸、。一般不与强酸、强碱和强氧化剂等发生化学反应。强碱和强氧化剂等发生化学反应。现在学习的是第19页，共61页3 3、取代反应、取代反应现在学习的是第20页，共61页现象：现象：瓶壁上有瓶壁上有 状状 生成。生成。量筒内液面量筒内液面 。甲烷与氯气反应：甲烷与氯气反应：油油 液滴液滴 上升上升 3 3、取代反应、取代反应现在学习的是第21页，共61页返回取代反应

10、取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团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。被其他原子或原子团所代替的反应。现在学习的是第22页，共61页 常温下，一氯甲烷常温下，一氯甲烷(CH(CH3 3Cl)Cl)是气体，其它三种是液是气体，其它三种是液体，三氯甲烷体，三氯甲烷(CHCl(CHCl3 3)和四氯甲烷和四氯甲烷(CCl(CCl4 4)是工业上重要是工业上重要的溶剂，四氯甲烷的溶剂，四氯甲烷(CCl(CCl4 4)还是一种效率较高的灭火剂，还是一种效率较高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水。这四种取代物都不溶于水。注意：注意：(1)(1)甲烷与氯气反应可能有五种产物，其

11、中有两甲烷与氯气反应可能有五种产物，其中有两 种气体产物；种气体产物；(3)(3)多数有机物都难溶于水，易溶于有机溶剂。多数有机物都难溶于水，易溶于有机溶剂。(2)(2)有机反应很复杂，产物较多有机反应很复杂，产物较多；现在学习的是第23页，共61页取代反应取代反应置换反应置换反应适用于有机反应适用于有机反应适用于无机反应适用于无机反应反应物、生成物中反应物、生成物中不一定不一定有单质有单质反应物、生成物中反应物、生成物中一定有单一定有单质质逐步取代逐步取代 ，很多反应是可逆的，很多反应是可逆的反应一般是单向进行反应一般是单向进行 反应能否进行受催化剂、温度、反应能否进行受催化剂、温度、光照等

12、外界条件影响较大光照等外界条件影响较大 在水溶液中进行的置换反应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取代反应与置换反应的区别：现在学习的是第24页，共61页四、甲烷的用途四、甲烷的用途甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳、氢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。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、油墨和油漆要原料，也可用于制造颜料、油墨和油漆等。等。从

13、甲烷可以制得氯仿和氟利昂。从甲烷可以制得氯仿和氟利昂。CHCl3+HF CHFCl2+HCl现在学习的是第25页，共61页稳定性：甲烷不能使溴水或酸性高锰酸钾褪色稳定性：甲烷不能使溴水或酸性高锰酸钾褪色稳定性：甲烷不能使溴水或酸性高锰酸钾褪色稳定性：甲烷不能使溴水或酸性高锰酸钾褪色物理性质物理性质物理性质物理性质化学性质化学性质化学性质化学性质氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应分解反应分解反应分解反应分解反应取代反应取代反应取代反应取代反应决决 定定 反应反应无色无味的气体，无色无味的气体，无色无味的气体，无色无味的气体，极难溶于水，极难溶于水，极难溶于水，极难溶于水，密度比空气小。密度比空气小

14、。密度比空气小。密度比空气小。甲烷的结构：正四面体甲烷的结构：正四面体小结小结现在学习的是第26页，共61页1 1、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是 （）A A、甲烷是一种黄绿色气体、甲烷是一种黄绿色气体B B、甲烷是一种有臭味的气体、甲烷是一种有臭味的气体C C、收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的密度与、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。空气的密度相近。D D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水D学以致用学以致用 现在学习的是第27页，共61页3 3、在光照下，将等物质的量的、在光照下，将等物

15、质的量的CHCH4 4和和ClCl2 2充分反充分反应，得到的产物物质的量最多的是（应，得到的产物物质的量最多的是（）A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HClD2 2、下列物质常温下呈气态的是、下列物质常温下呈气态的是 （）A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CHCl3 D、CCl4A学以致用学以致用现在学习的是第28页，共61页 光光 C、CH4+2O2 CO2+2H2O D、CHCl3+HF CHFCl2+HClB、Zn+H2SO4 ZnSO4+H24、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BC学以致用

16、学以致用现在学习的是第29页，共61页烃烃又叫又叫碳氢碳氢化合物化合物只只含有含有碳碳、氢氢两种元素的两种元素的有机物有机物+=烃烃tng q火火气气n烃字的由来：烃字的由来：现在学习的是第30页，共61页下列物质属于烃的是：下列物质属于烃的是：AH2S BC2H2 CCH3Cl DC2H5OHECH4 FH2G金刚石金刚石 HCH3COOHICO2 JC2H4BEJ现在学习的是第31页，共61页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：丙烷丙烷丁烷丁烷现在学习的是第32页，共61页戊戊 烷烷己烷己烷 每个碳

17、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“饱和饱和”。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？观察观察思考思考现在学习的是第33页，共61页庚庚 烷烷辛烷辛烷 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“饱和饱和”。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。现在学习的是第34页，共61页五、五、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

18、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原子剩余价原子剩余价键全部和氢结合键全部和氢结合1.1.烷烃的概念烷烃的概念现在学习的是第35页，共61页(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 2、烷烃的结构、烷烃的结构 现在学习的是第36页，共61页(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

19、略省略CH键键 把同一把同一C上的上的H合并合并省略横线上省略横线上CC键键 CH3CHCH2CH2CH3 CH3或者：或者：CH3CH（CH3）CH 2CH2 CH3现在学习的是第37页，共61页3 3、烷烃的名称、烷烃的名称碳原子数碳原子数1 12 23 34 45 5分子式分子式CHCH4 4C C2 2H H6 6C C3 3H H8 8C C4 4H H1010C C5 5H H1212名称名称甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷丁烷丁烷戊烷戊烷碳原子数碳原子数6 67 78 89 91010分子式分子式C C6 6H H1414C C7 7H H1616C C8 8H H1818C C9 9H

20、 H2020C C1010H H2222名称名称己烷己烷庚烷庚烷辛烷辛烷壬烷壬烷癸烷癸烷现在学习的是第39页，共61页4 4、烷烃的通式、烷烃的通式:CnH2n+2（n1）现在学习的是第40页，共61页烷烃化学性质（与烷烃化学性质（与CHCH4 4相似相似）氧化反应氧化反应均不能使均不能使KMKMn nOO4 4褪色，不与强酸，强碱反应。褪色，不与强酸，强碱反应。取代反应取代反应其它烷烃与甲烷一样，一定条件下能发其它烷烃与甲烷一样，一定条件下能发生取代反应。因为可以被取代的氢原子多，所以发生取代生取代反应。因为可以被取代的氢原子多，所以发生取代反应，其它烷烃比甲烷复杂反应，其它烷烃比甲烷复杂。

21、例如：例如：会产生会产生9 9种产物。种产物。现在学习的是第41页，共61页思考：思考：家用燃气灶若原来烧液化石油气（主要成分为家用燃气灶若原来烧液化石油气（主要成分为C3H8）,现要改烧天然气，应如何改造？现要改烧天然气，应如何改造？改造的方法是增大燃气进气量或减小空气改造的方法是增大燃气进气量或减小空气气量。气量。现在学习的是第42页，共61页六、同系物：六、同系物：结构相似结构相似、分子组成上相差一个或若干个、分子组成上相差一个或若干个CHCH2 2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

22、相似：结构相似：分子组成：分子组成：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思考思考分析分析碳原子数相邻的烷烃之间相碳原子数相邻的烷烃之间相差差“CHCH2 2”原子团原子团现在学习的是第43页，共61页随堂练习随堂练习下列哪组是同系物（下列哪组是同系物（）A、CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3B、CH3CH3 CH3CHCH3 CH3 另一组是什么关系？另一组是什么关系？现在学习的是第44页，共61页同位素、同素异形体、同系物、同分异构体同位素、同素异形体、同系物、同分异构体四概念的比较四概念的比较概

23、念概念内涵内涵比较对象比较对象实例实例同位素同位素同素异形体同素异形体同系物同系物同分异构体同分异构体质子数等，中子数质子数等，中子数不等，原子之间不等，原子之间原子原子氕、氚氕、氚同一元素同一元素 形成的不形成的不同单质同单质单质单质O2、O3结构相似，组成结构相似，组成上差一个或上差一个或n个个CH2化合物化合物C2H6、C4H10相同分子式，不相同分子式，不同结构的化合物同结构的化合物化合物化合物CH3(CH2)3CH3、C(CH3)4现在学习的是第45页，共61页练习：练习：1、下列五组物质中、下列五组物质中_互为同位素，互为同位素，_是同素异形体，是同素异形体，_ 是同分异构体，是同

24、分异构体，_是同系物，是同系物，_是同一物质是同一物质。1、2、白磷、红磷、白磷、红磷3、H H 4、CH3CH3、CH3CHCH3|HCCl 、ClCCl CH3|Cl H5、CH3CH（CH3）CH2CH3C（CH3）4 1 25 4 3现在学习的是第46页，共61页七、同分异构体七、同分异构体o（1）碳链异构o问题1：甲烷、乙烷、丙烷有同分异构体？o问题2：丁烷有几种同分异构体？o问题3：戊烷、己烷的同分异构体如何书写？现在学习的是第47页，共61页练习1、下列哪些物质是属于同一物质？CCCC (A)(D)(H)(G)(F)(E)(C)(B)CCCCCCCC CCCCCCCCCCCCCC

25、CCCCCC(E)(B)(F)(A)(C)(G)(D)(H)现在学习的是第48页，共61页1、烃基、烃基烃分子失去一个_原子所剩余的原子团叫做烃基，烃基一般用“R”来表示。若烷烃失去一个氢原子所剩余的原子团叫做烷基，烷基的通式为 如“CH3”叫_基，“CH2CH3”叫_基。CH3CH2CH3 分子失去一个氢原子后剩余的原子团的结构简式为 称为_ 基 称为 基。氢甲乙CnH2n+1CH(CH3)2练习：请写出下列烃基的电子式：练习：请写出下列烃基的电子式：1.1.甲基甲基 。2.2.乙基乙基 。二二烷烃的同分异构体的书写烷烃的同分异构体的书写正丙异丙CH2CH2CH3现在学习的是第49页，共61

26、页同分异构体的书写同分异构体的书写减链法：减链法：主链由长到短；主链由长到短；支链由整到散；支链由整到散；位置由心到边；位置由心到边；排布由对到邻再到间。排布由对到邻再到间。一边走，不到端，甲基不连端点，一边走，不到端，甲基不连端点，乙基不连端点的邻位乙基不连端点的邻位现在学习的是第50页，共61页附表：烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数碳原子数12345678910同分异体数111235918 35 75现在学习的是第51页，共61页1.习惯命名法习惯命名法烷烃可以根据分子里所含_原子的数目来命名称为“某烷”，碳原子数在十以下的，用甲、乙、_、_、_、_、_、_、_、_来表示；碳原子数在十

27、以上的，用_来表示。例如：C5H12，叫_烷，C17H36 叫_烷。并且可用“正”、“异”、“新”来区别同分异构体，这种命名法适用于简单烷烃。例如：CH3CH2CH2CH2CH3 称 作 _，称作_，称作_。碳丙丁戊己庚辛壬癸数字戊十七正戊烷异戊烷新戊烷一烷烃的命名一烷烃的命名现在学习的是第52页，共61页2.2.系统系统命名法命名法烷烃系统命名法的步骤和原则为：烷烃系统命名法的步骤和原则为：选主链，称某烷；选主链，称某烷；编碳号，定支链；编碳号，定支链；取代基，写在前；标位置，短线连；取代基，写在前；标位置，短线连；不同基，简到繁；相同基，合并算。不同基，简到繁；相同基，合并算。现在学习的是

28、第53页，共61页选主链要遵循“长”、“多”原则长选择最长碳链为主链，如：选主链，称某烷；选主链，称某烷；多遇等长碳链时，支链最多为主链，如：应选？为主链。A现在学习的是第54页，共61页 编位号要遵循“近”、“简”、“小”的原则 近离支链最近一端编号，如：编碳号，定支链；编碳号，定支链；简两取代基距离主链两端等距离时，从简单取代基开始编号。如取代基不同，就把简单的写在前面，复杂的写在后面。如：现在学习的是第55页，共61页小支链编号之和最小现在学习的是第56页，共61页(3)写名称：写名称：取代基，写在前；标位置，短线连；取代基，写在前；标位置，短线连；不同基，简到繁；相同基，合并算。不同基

29、，简到繁；相同基，合并算。按主链的碳原子数称为相应的某烷，在其前面写出支链的位号和名称。原则是：先简后繁，相同合并，位号指明。阿拉伯数字之间用“，”相隔，汉字与阿拉伯数字之间用“-”连接。如：命名为：。2,4,6-2,4,6-三甲基三甲基-3-3-乙基庚烷。乙基庚烷。现在学习的是第57页，共61页 用系统命名法给下列有机化合物命名用系统命名法给下列有机化合物命名 CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3：；CHCH3 3CHCH2 2CHCHCHCH2 2CCHCCH2 2CHCH3 3：；例例1.1.丁烷丁烷3 3，3-3-二甲基二甲基-4-4-乙基庚烷乙基庚烷 下列有机物的命名正确的是下

30、列有机物的命名正确的是(）A A3,3-3,3-二甲基丁烷二甲基丁烷 B B2,2-2,2-二甲基丁烷二甲基丁烷C C2-2-乙基丁烷乙基丁烷 D D2,3,3-2,3,3-三甲基丁烷三甲基丁烷E E1,2-1,2-二甲基戊烷二甲基戊烷 F F2-2-乙基戊烷乙基戊烷例例2.2.B现在学习的是第58页，共61页写出下列化合物结构简式：写出下列化合物结构简式：(1)2,2,3,3-(1)2,2,3,3-四甲基戊烷；四甲基戊烷；(2)3,4-(2)3,4-二甲基二甲基-4-4-乙基庚烷；乙基庚烷；例例3.3.(3)2,5-(3)2,5-二甲基庚烷；二甲基庚烷；(4)2,3-(4)2,3-二甲基二甲基-6-6-乙基辛烷。乙基辛烷。现在学习的是第59页，共61页课堂练习课堂练习甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是是正方形的平面结构，理由是（）A.CH3Cl只存在一种结构只存在一种结构B.CH2Cl2只存在一种结构只存在一种结构C.CHCl3只存在一种结构只存在一种结构D.CCl4中四个价键的键角和键长都相等中四个价键的键角和键长都相等返回甲烷的结构现在学习的是第60页，共61页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第61页，共61页