1、专题专题8 8 有机化合物的获得与应用有机化合物的获得与应用 第一单元第一单元 化石燃料与有机化合物化石燃料与有机化合物第第1 1课时课时 天然气的利用天然气的利用 甲烷甲烷 迄今为止，煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能源，同时它迄今为止，煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率们也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。煤煤石油石油天然气天然气【情境思考】【情境思考】1.1.了解天然气的组成了解
2、天然气的组成, ,认识天然气用作燃料的优缺点。认识天然气用作燃料的优缺点。2.2.了解甲烷的结构、物理性质了解甲烷的结构、物理性质, ,掌握甲烷的化学性质。掌握甲烷的化学性质。3.3.通过搭建甲烷分子模型通过搭建甲烷分子模型, ,能从分子微观结构的角度探析有机化合物中碳原能从分子微观结构的角度探析有机化合物中碳原子的成键特点子的成键特点, ,进而能推知烷烃的结构模型进而能推知烷烃的结构模型, ,加深对同系物概念的理解。加深对同系物概念的理解。1.1.能描述甲烷和烷烃的主要化学性质，能描述甲烷取代反应的现象，能描述甲烷和烷烃的主要化学性质，能描述甲烷取代反应的现象，会书写取代反应的方程式。（证据
3、推理与模型认知）会书写取代反应的方程式。（证据推理与模型认知）2.2.通过对可燃气体点燃前要验纯，建立安全意识。（科学态度与社会责任）通过对可燃气体点燃前要验纯，建立安全意识。（科学态度与社会责任）天然气天然气主要成分主要成分 甲烷甲烷作用作用燃料燃料化工原料化工原料合成氨合成氨生产甲醇生产甲醇一、一、 天然气天然气的综合利用的综合利用【多识一点】【多识一点】你了解西气东输吗？你了解西气东输吗？（科学态度与社会责任）（科学态度与社会责任）一、甲烷的分子组成与结构一、甲烷的分子组成与结构分子式分子式CH4电子式电子式 HH C H H结构式结构式 HH C H H我们熟悉的最简单的有机物化合物我
4、们熟悉的最简单的有机物化合物-甲烷甲烷 ，具有怎样的结构呢？，具有怎样的结构呢？【思考交流思考交流】做一做做一做搭建甲烷的球棍模型搭建甲烷的球棍模型用黑球（代表碳原子）、蓝球（代表氢原子）和白色短棍搭出历史用黑球（代表碳原子）、蓝球（代表氢原子）和白色短棍搭出历史上科学家们猜想的甲烷分子结构。上科学家们猜想的甲烷分子结构。 碳原子碳原子四面体结构四面体结构【分享交流】【分享交流】 结合搭建的模型，谈谈你的想法！结合搭建的模型，谈谈你的想法！空间结构空间结构正四面体正四面体甲烷分子的组成和结构甲烷分子的组成和结构空间充填模型空间充填模型球棍模型球棍模型分子结构分子结构示意图示意图二、甲烷的性质二
5、、甲烷的性质甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的气体的主要成分。这些甲烷都是所产生的气体的主要成分。这些甲烷都是在隔绝空气的情况下，由植物残体经过微在隔绝空气的情况下，由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。生物发酵的作用而生成的。 天然气、坑气、沼气等的主要成分均为甲烷。天然气、坑气、沼气等的主要成分均为甲烷。1、物理性质：、物理性质：甲烷是甲烷是无色、无味，无色、无味，难溶于水难溶于水的气体，密度是的气体，密度是0.717g/L（标准状况），比标准状况），比空气空气小小。 通常情况下，甲烷性质通常情况下，甲烷性质稳定稳定，与强酸、强碱和强氧化剂等
6、一般，与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。不发生化学反应。2、化学性质、化学性质1.1.甲烷的稳定性甲烷的稳定性活动探究活动探究1 1：甲烷的稳定性甲烷的稳定性KMnO4溶液溶液NaOH溶液溶液（滴有石蕊溶液）（滴有石蕊溶液）稀硫酸稀硫酸（滴有石蕊溶液）（滴有石蕊溶液）CH4尾气尾气收集收集1.1.甲烷的稳定性甲烷的稳定性活动探究活动探究2 2：甲烷的氧化反应甲烷的氧化反应2.2.甲烷的氧化反应甲烷的氧化反应在空气（或氧气）中安静燃烧，在空气（或氧气）中安静燃烧，产生淡蓝色火焰。产生淡蓝色火焰。有机反应方程式中用有机反应方程式中用“ ”“ ”，不用，不用“=” 点燃点燃 CHCH4 4
7、(g)+ 2O(g)+ 2O2 2(g)(g) CO CO2 2(g)+ 2H(g)+ 2H2 2O(1)O(1)现象：现象：化学方程式：化学方程式：迁移迁移我国的许多煤矿都是瓦斯煤矿，容易发生瓦斯爆炸事我国的许多煤矿都是瓦斯煤矿，容易发生瓦斯爆炸事故，造成人员伤亡和财产损失。故，造成人员伤亡和财产损失。瓦斯爆炸，伤亡惨瓦斯爆炸，伤亡惨重，需警钟长鸣重，需警钟长鸣2 2. . 煤矿安全措施：煤矿安全措施：(1)(1)建立良好的通建立良好的通风系统和监测系统，保证甲烷含量不风系统和监测系统，保证甲烷含量不在爆炸极限内；在爆炸极限内；(2)(2)严禁明火、电火严禁明火、电火花等。花等。点燃甲烷和空
8、气的混合气体会有什么后果呢？请结合所学点燃甲烷和空气的混合气体会有什么后果呢？请结合所学知识提出几条煤矿安全的保障措施？知识提出几条煤矿安全的保障措施？【想一想】【想一想】1 1. . 甲烷点燃一定要验纯；甲烷点燃一定要验纯；科学态度与社会责任科学态度与社会责任活动探究活动探究3 3甲烷能与氯气反应吗？甲烷能与氯气反应吗？U形管形管1： 25 mL CH4和和25 mL Cl2 ，并光照，并光照U形管形管2： 50 mL Cl2 并光照并光照U形管形管3： 25 mL CH4和和25 mL Cl2 ，不光照，不光照【想一想】【想一想】这样进行实验设计的意图是什么？这样进行实验设计的意图是什么？
9、实验装置实验装置电源电源3.3.甲烷的取代反应甲烷的取代反应注意观察量筒内气体和液面的变化情况。注意观察量筒内气体和液面的变化情况。甲烷与氯气的取代反应甲烷与氯气的取代反应【思考交流思考交流】 CHCH4 4与与ClCl2 2的实验现象是什的实验现象是什么么? ?科学探究与创新意识科学探究与创新意识现象：现象： 试管内气体颜色变浅，液面上升，内壁出现油状液滴，试试管内气体颜色变浅，液面上升，内壁出现油状液滴，试管中出现少量白雾。管中出现少量白雾。产物：产物：有机物有机物 气态：气态：CHCH3 3ClCl 液态：液态：CHCH2 2ClCl2 2 、 CHClCHCl3 3 、 CClCCl4
10、 4无机物无机物 HCl HCl 有机物分子里的某些原子（或原子团）被其他原子（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）所替代的反应叫做所替代的反应叫做取代反应取代反应光照光照甲烷的取代反应机理：甲烷的取代反应机理：ClCl+光照光照CHHHClClH+三氯甲烷三氯甲烷(氯仿氯仿)光照光照四氯甲烷四氯甲烷( (四氯化碳四氯化碳) )在上述反应中，甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，生成四种在上述反应中，甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，生成四种不同的取代产物。不同的取代产物。常温下，只有一氯甲烷是气体，其他均为油状液体。常温下，只有一氯甲烷是气体，其他均
11、为油状液体。光照光照二氯甲烷二氯甲烷光照光照【总结提升】甲烷的取代反应应注意的问题【总结提升】甲烷的取代反应应注意的问题（1 1）反应条件：）反应条件：光照，光照，但要避免日光直射但要避免日光直射, ,因光太强会使反因光太强会使反应迅速而发生应迅速而发生爆炸爆炸。（2 2）反应物状态：）反应物状态：纯卤素纯卤素，如甲烷与溴水不反应，与溴蒸，如甲烷与溴水不反应，与溴蒸气见光发生取代反应。气见光发生取代反应。（3 3）甲烷的取代反应是）甲烷的取代反应是分步且连锁进行分步且连锁进行的，所以甲烷与氯气的，所以甲烷与氯气的反应，会得到的反应，会得到五种产物五种产物：CHCH3 3Cl Cl 、CHCH2
12、 2ClCl2 2 、CHClCHCl3 3 、CClCCl4 4 、HClHCl（最多最多）。）。（4 4）甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在哪一步，一般四种有机产物甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在哪一步，一般四种有机产物都会产生。取代过程中，每取代都会产生。取代过程中，每取代1 mol1 mol氢原子，将消耗氢原子，将消耗1 mol Cl1 mol Cl2 2。甲烷的分解反应甲烷的分解反应 甲烷在较高温度下会发生分解。甲烷在隔绝空气、高温下发生分甲烷在较高温度下会发生分解。甲烷在隔绝空气、高温下发生分解反应生成解反应生成C C和和H H2 2。 C2H4 C+2H2高温高温 【知
13、识拓展】【知识拓展】乙烷乙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：，如：丙烷丙烷丁烷丁烷以上分子结构有什么特点？以上分子结构有什么特点？1 1、均由碳、氢两种元素组成、均由碳、氢两种元素组成2 2、碳原子之间均以单键结合、碳原子之间均以单键结合烃：烃：仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃也称为烃 三、烷烃三、烷烃 在烃的分子里，碳原子都以在烃的分子里，碳原子都以碳碳单键碳碳单键相连，剩余的价键均用相连，剩余的价键均用于与氢原子相结合，达到于与氢原子相结合，达到“饱
14、和饱和”。这一系列化合物被称为烷烃。这一系列化合物被称为烷烃。2、结构特点：、结构特点：饱和饱和（碳周围有四个原子）（碳周围有四个原子）1、定义：、定义：3、烷烃的通式：、烷烃的通式：CnH2n+2(n1) C C2 2H H6 6 C C3 3H H8 8 C C4 4H H1010观察下列三种烷烃及其名称，试推测是根据什么观察下列三种烷烃及其名称，试推测是根据什么来命名烷烃的？来命名烷烃的？【思考交流】【思考交流】1.1.以碳原子个数为基础命名，称以碳原子个数为基础命名，称“某烷某烷”或或“环某烷环某烷”。2.2.十个以下用十个以下用“天干天干”命名：甲、乙、丙、丁、戊、命名：甲、乙、丙、
15、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。己、庚、辛、壬、癸。3.3.十以上用中文数字表示：十一烷、二十烷、三十五十以上用中文数字表示：十一烷、二十烷、三十五烷等。烷等。4.4.对于碳原子数相同、分子式相同而结构不同的烷烃，对于碳原子数相同、分子式相同而结构不同的烷烃，一一般在其名称之前加上般在其名称之前加上“正正”“”“异异”“”“新新”等字加以区等字加以区别。别。【提醒提醒】同系物：同系物：结构相似结构相似，在分子组成上，在分子组成上相差一个或若干个相差一个或若干个CH2原子团的物质原子团的物质互称为同系物。互称为同系物。符合通式符合通式CnH2n+2的的烷烃都互为同系物烷烃都互为同系物“四同四同”比较
16、比较同系物同系物同分异构体同分异构体同素异形体同素异形体同位素同位素组成组成结结 构构类类 别别分子组成相差一个分子组成相差一个或若干个或若干个CHCH2 2原子原子团团分子式分子式 相同相同组成元素组成元素相同相同质子数相同质子数相同，中子数不，中子数不同同结构相似结构相似结构不同结构不同结构不同结构不同化合物化合物单质单质化合物化合物同一元素的同一元素的不同种原子不同种原子有机物的表示方法有机物的表示方法有机物有机物的结构的结构分子式分子式最简式最简式结构式结构式结构简式结构简式键线式键线式电子式电子式CH3CH3球棍模型球棍模型空间填充空间填充模型模型分子结构分子结构示意图示意图反映分反
17、映分子结构子结构反映空反映空间结构间结构C2H6CH3以乙烷为例以乙烷为例以甲烷为例以甲烷为例【课堂小结】【课堂小结】甲烷甲烷的性质的性质稳定性稳定性取代反应取代反应分解反应分解反应可燃性可燃性通常条件下与通常条件下与强酸强酸、强碱强碱或或高锰酸高锰酸钾钾等强氧化剂不反应。等强氧化剂不反应。甲烷在空气中燃烧，火焰明亮且呈甲烷在空气中燃烧，火焰明亮且呈淡蓝色，放出大量的热淡蓝色，放出大量的热。CH4+2O2 CO2+2H2O点燃点燃光照时，试管内气体颜色逐渐变浅，试光照时，试管内气体颜色逐渐变浅，试管壁出现油状液滴，试管内水面上升。管壁出现油状液滴，试管内水面上升。CH4+Cl2 CH3Cl+H
18、Cl光照光照CH4 C+2H2高温高温烷烃的结构烷烃的结构同系物同系物1.1.碳原子都以碳原子都以CCC C键相连，其余都是键相连，其余都是CCH H键。键。2.2.通式为通式为C CnH H2 2n+2 +2 。 结构相似，分子组成相差一个结构相似，分子组成相差一个或若干个或若干个CHCH2 2原子团原子团1.1.下列关于甲烷性质的叙述，不正确的是下列关于甲烷性质的叙述，不正确的是( () )A A甲烷在空气中完全燃烧生成水和二氧化碳甲烷在空气中完全燃烧生成水和二氧化碳B B甲烷是无色、有臭味的气体甲烷是无色、有臭味的气体C C甲烷是一种最简单的有机物甲烷是一种最简单的有机物D D甲烷极难溶
19、于水甲烷极难溶于水B B【提示】【提示】甲烷是一种无色无味的气体。家用或工业用甲烷是一种无色无味的气体。家用或工业用天然气中，常掺入少量有特殊气味的杂质气体，以警天然气中，常掺入少量有特殊气味的杂质气体，以警示气体的泄漏。示气体的泄漏。【随堂训练】【随堂训练】2.2.下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( () )A.A.甲烷与氯气的物质的量之比为甲烷与氯气的物质的量之比为1111，混合发生取，混合发生取代反应只生成代反应只生成CHCH3 3ClClB.B.甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CHCH3 3ClCl最多最多C.
20、C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D.1 molD.1 mol甲烷生成甲烷生成CClCCl4 4最多消耗最多消耗2 mol2 mol氯气氯气C C3.3. 1 mol CH1 mol CH4 4和和ClCl2 2发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的取代物的物质的量相等，则消耗的ClCl2 2为（为（ ）A A0.5 mol B0.5 mol B2 mol2 molC C2.5 mol D2.5 mol D4 mol4 mol【提示】提示】 1 mol CH1 mol CH4
21、4与与ClCl2 2发生取代反应，欲使四种有机取代物的物质发生取代反应，欲使四种有机取代物的物质的量相等，则生成的的量相等，则生成的CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4各为各为0.25 mol0.25 mol，该四，该四种取代物中种取代物中n n(Cl)(Cl)0.25 mol0.25 mol(1(12 23 34)4)2.5 mol2.5 mol，根据取代反，根据取代反应的特点知应的特点知n n(Cl(Cl2 2) )2.5 mol2.5 mol。ClCl2 2取代取代CHCH4 4中的中的1 1个氢原子，消耗个氢原子，消耗1 1分
22、子分子ClCl2 2，生成，生成1 1分子分子HClHCl。C C4. 4. 实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后光照下反应一段时间后, ,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是（下列装置示意图中能正确反映实验现象的是（ ）D D5.5.把把1 1体积体积CHCH4 4和和4 4体积体积ClCl2 2组成的混合气体充入大试管中，将此试管组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有倒立在盛有AgNOAgNO3 3溶液的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管壁溶液的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管壁
23、上有油状液滴出现，该油状液滴可能是上有油状液滴出现，该油状液滴可能是_，水槽，水槽中还观察到中还观察到_， 原因是原因是_(_(用用离子方程式解释离子方程式解释) )。若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液又观察到。若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液又观察到_，原因是，原因是_。有白色沉淀产生有白色沉淀产生 溶液变红溶液变红反应生成反应生成HNOHNO3 3使溶液显酸性使溶液显酸性 CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4AgAg+ +Cl+Cl- -=AgCl=AgCl 6、下列有关同系物的说法中错误的是下列有关同系物的说法中错误的是()。丙烷和丁烷互为同系物分子组成相差丙烷和丁烷互为同系物分子组成相差1个或若干个个或若干个“CH2”原原子团的有机化合物是同系物互为同系物的两者中碳、氢元素的子团的有机化合物是同系物互为同系物的两者中碳、氢元素的物质的量之比一定相同互为同系物的两种有机化合物的物理性物质的量之比一定相同互为同系物的两种有机化合物的物理性质有差别质有差别,但化学性质相似但化学性质相似A.B.C.D.B B
