1、专题专题3 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一课时第一课时 天然气的利用天然气的利用 甲烷甲烷 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，储量较大，可燃冰将成为最理想替代能源。可燃冰将成为最理想替代能源。千年希望千年希望 可燃冰可燃冰课前准备化石燃料 1天然气 主要成分是 。 2石油 (1)组成元素：基本元素是，还含有少量的硫、氧、氮等。 (2)化学成分：各种液态。 3煤煤 (1)组成元素：基本元素是，
2、还含有少量的硫、磷、氮等。 (2)组成成分：和组成的复杂的混合物。CH4C和和H碳氢化合物碳氢化合物C、H、O有机化合物有机化合物无机物无机物一、甲烷的物理性质一、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0.717g/L(标准状况下标准状况下)甲烷在自然界中的存甲烷在自然界中的存在：在：沼池的底部沼池的底部( (沼沼气气) )，油田气和煤矿，油田气和煤矿坑道坑道( (坑气、瓦斯坑气、瓦斯) )，天然气天然气( (一般含一般含CHCH4 4 80809797) )。 已知甲烷的密度在标
3、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。利用这些数据怎样确定甲烷的分子式？用这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比分子中各原子物质的量比 （各组成原子个数最简比）（各组成原子个数最简比） 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+1-4二、甲烷的分子组成与结构二、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 正四面体正四面体 空间构型：以空间构型：以为中心，为中心，位于
4、顶位于顶点的点的形，四个形，四个CH键完全相同。键完全相同。碳原子碳原子氢原子氢原子正四面体正四面体通常情况下，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溶液不发生溶液不发生反应，也不与溴水发生反应反应，也不与溴水发生反应把甲烷气体分别通入酸性把甲烷气体分别通入酸性KMnOKMnO4 4溶液与溴水中，观察现溶液与溴水中，观察现象。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 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
5、。三、甲烷的化学性质三、甲烷的化学性质CH4爆炸极限：爆炸极限：5%15.4%CH4+2O2 CO2+2H2O点燃点燃有机反应方程式中用有机反应方程式中用“”不用不用“”1. 1. 可燃性可燃性氧化反应氧化反应瓦斯爆炸瓦斯爆炸在煤矿矿井里要通风，严禁烟火在煤矿矿井里要通风，严禁烟火明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热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注意注意: : 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？ 讨论讨论: : 甲烷燃烧的热化学方程式。 1 mol甲烷完全燃烧生成液态水时可以放出
6、890 kJ的热量，其燃烧的热化学方程式为。CH4(g)2O2(g) CO2(g)2H2O(l)H890 kJmol1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。 实验操作实验现象黄绿色气体颜色逐渐变浅，最后变为无色；集气瓶内壁有 出现；集气瓶内液面 ;饱和食盐水中出现白色固体。实验结论 集气瓶内气体在光照条件下发生化学反应。油滴上升 2 2. . 甲烷
7、与氯气的反应甲烷与氯气的反应现象：现象：说明：说明： 光照条件下，甲烷与氯气发生了反应光照条件下，甲烷与氯气发生了反应反应机理：反应机理： HH C Cl H HH C H H+ Cl Cl光光+ H Cl HH C Cl Cl HCl C H H+ Cl Cl光光+ H Cl HCl C Cl Cl ClCl C H H+ Cl Cl光光+ H Cl取代反应：有机化合物分子中的某种(或)被另一种(或)所取代的反应。原子原子团原子原子团CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl光光CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl光光CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl光光CHCl3
8、 + Cl2 CCl4 + HCl光光一氯甲烷（无色气体）一氯甲烷（无色气体）二氯甲烷（难溶于水的无色液体）二氯甲烷（难溶于水的无色液体）三氯甲烷又叫氯仿三氯甲烷又叫氯仿 （有机溶剂）（有机溶剂）四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂） 想一想 (1)能否用甲烷与氯气反应制取纯净的一氯甲烷？ (2)取代反应与置换反应有何不同之处？ 3甲烷的利用 (1)由甲烷可制得制冷剂氟利昂： (2)由甲烷可制得CH3OH： (3)甲烷高温下可分解，分解的化学方程式为：。CHCH4 4 C + 2H C + 2H2 2高温高温合成氨合成氨、汽油汽油的原料的原料橡胶工业的
9、原料橡胶工业的原料可以用于制造颜料、油墨、油漆等可以用于制造颜料、油墨、油漆等 甲烷在隔绝空气加热时很难分解，大约甲烷在隔绝空气加热时很难分解，大约在在1500时能分解成炭黑和氢气。时能分解成炭黑和氢气。 1烃 仅含 两种元素的有机化合物，又叫 。 2烷烃 (1)结构：碳原子都以相连，其余的价键全部与结合，达到“”。 (2)通式：CnH2n2(n1)。碳氢化合物碳碳单键氢原子饱和C、H (3)命名。 n10：依次称为、。 n11：直接根据碳原子数称为某烷，如C16H34称为。 (4)性质：和甲烷相似。 可与O2发生燃烧反应，其化学方程式为： 。 可与Cl2在光照下发生反应。甲 乙 丙 丁十六烷
10、取代 甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷同系物：同系物： 结构相似结构相似、分子组成上相差一个或若、分子组成上相差一个或若干个干个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，比较甲烷与乙烷，乙烷与丙烷， 在分子组成上的差异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 【即时巩固1】下列有关甲烷的几种结构描述不正确的是() 【即时巩固2】某课外兴趣小组利用如下装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题： (1)CH4与Cl2发生反应的条件是_ (2)实验中可观察到的实验现象有：量筒内壁上出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，_，_等。 ( 3 ) 实 验 中 生 成 的 油 状 液 滴 的 化 学 式 为_，其中_是工业上重要的溶剂。 (4)用饱和食盐水而不用水的原因是_。 (5)若甲烷与氯气以物质的量之比1 3混合，在光照下得到的产物有：CH3Cl，CH2Cl2，CHCl3，CCl4，其中正确的是_。 A只有B只有 C的混合物 D的混合物
