1、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天然气的利用天然气的利用 甲烷甲烷 引入 西气东输是我国目前一项巨大工程的示意图,输送的气体就是天然气,天然气的主要成分是甲烷,目前,农村普遍使用的沼气的主要成分也是甲烷,而且,科学家从海底发现了一种新能源“可燃冰”,实际上是甲烷的水合物,据估计,可燃冰的贮存量能提供人类社会1000年的能源使用.所以,为了合理开发并利用这些新能源,我们今天要来研究天然气的利用以及它的主要成分甲烷的性质。一、甲烷的分子组成与结构结构一、甲烷的分子组成与结构结构 交流与讨论交流与讨论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0.717g/L
2、，含碳，含碳75%，含氢，含氢25%。利用这些数据怎样确定甲烷的。利用这些数据怎样确定甲烷的分子式？分子式？22.4L/molx0.717g/L=16g/mol摩尔质量：摩尔质量：16gx7512g/mol=1mol16gx251g/mol=4mol1mol该烃中该烃中C的物质的量的物质的量:1mol该烃中该烃中H的物质的量的物质的量:CH4分子式：分子式：解题过程解题过程一、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空间结构空间结构球棍摸型球棍摸型比例模型比例模型正四面体正四面体二、甲烷的性质二、甲烷的性质甲烷是
3、池沼底部产生的沼甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的气和煤矿的坑道所产生的气体的主要成分。这些甲气体的主要成分。这些甲烷都是在隔绝空气的情况烷都是在隔绝空气的情况下，由植物残体经过微生下，由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。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。物理性质：物理性质：甲烷是甲烷是无色、无味无色、无味的气体，的气体，密度是密度是0.717g/L（标准状（标准状况），况），极难溶于水极难溶于水。高锰酸钾溶高锰酸钾溶液液甲烷通入酸性高锰酸钾甲烷通入酸性高锰酸钾溶液，溶液不褪色，说溶液，溶液不褪色，说明甲烷在常
4、温下性质如明甲烷在常温下性质如何？何？观察与思考观察与思考通常情况下，甲烷通常情况下，甲烷稳稳定定，如与强酸、强碱和，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生强氧化剂等一般不发生化学反应。化学反应。化学性质：化学性质：观察与思考观察与思考以上现象说明甲烷具有什么性质？以上现象说明甲烷具有什么性质？甲烷甲烷天然气天然气现象：明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热，无烟现象：明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热，无烟(1)(1)甲烷的燃烧甲烷的燃烧OHCOOCH222422点燃注注意意甲烷在点燃之前要甲烷在点燃之前要验纯验纯，否则可，否则可能发生能发生爆炸爆炸。(2)(2)甲烷不能使酸性的高锰酸钾溶液和溴水褪色甲烷
5、不能使酸性的高锰酸钾溶液和溴水褪色CH4爆炸极限：爆炸极限：5%15.4%1 1、甲烷的氧化反应、甲烷的氧化反应 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？ 动动脑动动脑: :CH4（ g ）+ 2O2（g）= CO2（g）+2H2O（l）；）； H=-889.6kJ/mol 用一只冷而且干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯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，证明有水生成。把烧杯迅速内壁有水珠出现，证明有水生成。把烧杯迅速倒转过来，立即向杯内注入少量澄清石灰水振倒转过来，立即向杯内注入少量澄清石灰水振荡，石灰水变浑浊，证明有二氧化
6、碳生成。荡，石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成。现象：量筒内黄绿色气体褪去，瓶壁上有油状液体，现象：量筒内黄绿色气体褪去，瓶壁上有油状液体，水面上升，且水溶液呈酸性。水面上升，且水溶液呈酸性。2 2、甲烷的取代反应、甲烷的取代反应 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2 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)一氯甲烷的形成一氯甲烷的形成CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl光光一氯甲烷一氯甲烷: :无色
7、气体无色气体 (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二氯甲烷的形成二氯甲烷的形成CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl光光二氯甲烷：难溶于水、比水重的无色液体二氯甲烷：难溶于水、比水重的无色液体 (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三氯甲烷的形成三氯甲烷的形成CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl光光三氯甲烷又叫氯仿：无色不溶于水、密三氯甲烷又叫氯仿：无色不溶于水、密度比水大的液体，常用作有机溶
8、剂度比水大的液体，常用作有机溶剂 (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四氯甲烷的形成四氯甲烷的形成CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl光光四氯甲烷又叫四氯化碳：无色不溶于水密度四氯甲烷又叫四氯化碳：无色不溶于水密度比水的液体，常用作有机溶剂、灭火剂比水的液体，常用作有机溶剂、灭火剂取代反应取代反应置换反应置换反应实例实例定义定义反应物反应物生成物生成物电子转电子转移移反应特反应特点点Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2有机物分子里的某些原子有机
9、物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。子团所代替的反应。一种单质跟一种化合物反一种单质跟一种化合物反应，生成另一种化合物和应，生成另一种化合物和另一种单质的反应。另一种单质的反应。一种化合物和一种单质或一种化合物和一种单质或化合物（反应物中至少有化合物（反应物中至少有一种是有机物）一种是有机物）一种单质和一种化合物一种单质和一种化合物一般生成两种化合物一般生成两种化合物另一种化合物和另一种单质另一种化合物和另一种单质不一定发生电子转移，因此不一定发生电子转移，因此不一定是氧化还原反应不一定是氧化还原反应一定发生电子的转移一定发生电子的转移很多反应是可逆
10、反应，副很多反应是可逆反应，副反应较多，用反应较多，用“” 连连接接一般是不可逆反应，用一般是不可逆反应，用“=”连接连接取代反应与置换反应的比较：取代反应与置换反应的比较：CHCH4 4+Cl+Cl2 2 CH CH3 3Cl+HClCl+HCl光光在在隔绝空气隔绝空气的情况下，加热至的情况下，加热至15000C，甲烷分解生成炭黑和氢气。，甲烷分解生成炭黑和氢气。CH4C + 2H23 3、甲烷的分解反应、甲烷的分解反应稳定性：稳定性：甲烷不能使溴水或酸性甲烷不能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。高锰酸钾溶液褪色。物理性质物理性质化学性质化学性质氧化反应氧化反应分解反应分解反应取代反应取代反应甲
11、烷的分子结构甲烷的分子结构(正四面体正四面体)决决 定定反应反应无色无味的气体，无色无味的气体，极难溶于水，极难溶于水，密度比空气小。密度比空气小。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：丙烷丙烷丁烷丁烷戊戊 烷烷己烷己烷 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C 烃烃tngH三、烃：三、烃：碳碳氢氢仅含碳和氢两种元素的有机物称为仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称
12、为烃碳氢化合物，也称为烃tanqing 烷烃烷烃 在烃的分子里，碳原子之间都以在烃的分子里，碳原子之间都以碳碳单键碳碳单键结合成结合成链状链状，碳原子剩余的价鍵全部跟氢原子相结合，使每，碳原子剩余的价鍵全部跟氢原子相结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。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、定义所有碳原子所有碳原子不在一条直线不在一条直线上上,是锯齿形的是锯齿形的链烃链烃（不是环状）（不是环状）有机物的表示方法有机物的表示方法结构简式结
13、构简式 省略省略C CH H键键 把同一把同一C C上的上的H H合并合并省略横线上省略横线上C CC C键键 CHCH3 3-CH-CH-CH-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH3 3 CH CH3 3CHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3 CH CH3 3或者：或者：CHCH3 3CH(CHCH(CH3 3)CH)CH2 2CHCH2 2CHCH3 3例：例：C C6 6H H1414 H H H H H | | | | | H C C C C CH | | | | | H HC H H H H | H它们对应的结构式和结构简式：CH3CH3CH3CH2CH
14、3CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3 )CH3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、烷烃的通式、烷烃的通式CnH2n+2(n1)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相差一个或若干个或若干个CHCH2 2原子团的物质互称为同原子团的物质互称为同系物。系物。烷烃的结构相似是指：烷烃的结构
15、相似是指：通式通式_是是_一类物质一类物质: :碳、碳以单键形成链状碳、碳以单键形成链状化学式量相差化学式量相差14n；化学性质相似。化学性质相似。相同相同同同1 1、下列分子中呈正四面体结构的是、下列分子中呈正四面体结构的是 A A甲烷甲烷 B B二氯甲烷二氯甲烷 C C三氯甲烷三氯甲烷 D D四氯化碳四氯化碳2 2、物质的量相同的甲烷和氯气的混合气体，光照后、物质的量相同的甲烷和氯气的混合气体，光照后生成物质的量最多的是生成物质的量最多的是 A A 一氯甲烷一氯甲烷 B B二氯甲烷二氯甲烷 C C三氯甲烷三氯甲烷 D D四氯化碳四氯化碳 E E氯化氢氯化氢3、在下列反应中，光照对反应几乎没
16、有影响的是、在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是 。A氯气与氢气反应氯气与氢气反应 B氯气与甲烷反应氯气与甲烷反应 C次氯酸分解次氯酸分解 D甲烷与氧气反应甲烷与氧气反应答案答案 ： E D AE D A作业：作业：有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。最聪明的人是最不愿浪费时间的人。最聪明的人是最不愿浪费时间的人。
