PPT《第一单元 化石燃料与有机化合物》

第一单元 化石燃料与有机化合物 第1课时 天然气的利用 甲烷 专题3 有机化合物的获得与应用 西气东输中输送的气体是天然气,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1 000年的能源使用.所以,为了合理开发并利用这些能源,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. 1.了解甲烷的存在、物理性质、用途, 掌握甲烷分子的化学式、电子式、结构式、空间构型. 2.掌握甲烷的化学性质(通常情况下稳定、取代反应、氧化反应、高温分解).(重点)

一、甲烷 甲烷是我们日常生活中接触到的最简单的有机物,是动植物残体在隔绝空气情况下分解而产生的. 瓦斯、天然气及农村的沼气池中的主要成分都是甲烷. 1.甲烷的存在 已知在标准状况下甲烷的密度是0.717g・L-1,含碳75%,含氢25%.利用这些数据怎样确定甲烷的分子式? 22.4L・mol-1*0.717g・L-1=16g・mol-1 摩尔质量: 16g*25% 1g・mol-1 =4mol 1mol该烃中C的物质的量: 1mol该烃中H的物质的量: CH4 分子式: 【解题过程】 16g*75% 12g・mol-1 =1mol 【思考与交流】 分子式 CH4 电子式 结构式 空间结构 球棍摸型 比例模型 正四面体 C H H H H HH C HH ・・ ・・ ・・ ・・ 2.甲烷的分子组成与结构 3.甲烷的性质 (1)物理性质. 甲烷是无色、无味的气体,密度是0.717 g・L-1(标准状况),比空气小,难溶于水. (2)化学性质. 现象:明亮的淡蓝色火焰,放出大量的热. ①甲烷的燃烧 注意:甲烷在点燃之前要验纯,否则可能发生爆炸. CH4爆炸极限:4.9%~16% CH4+2O2 CO2+2H2O 点燃 【提示】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,证明有二氧化碳生成. 你能设计一个实验验证CH4燃烧的产物是什么吗? 甲烷通入酸性高锰酸钾溶液,溶液不褪色,说明甲烷在常温下性质如何? 【提示】通常情况下,甲烷性质稳定,如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应. 酸性高锰酸钾溶液 ②甲烷的稳定性 CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl 光照 CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl 光照 CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl 光照 CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl 光照 有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应,叫做取代反应. 甲烷与氯气反应的化学方程式: ③甲烷的取代反应 一氯甲烷: 无色气体二氯甲烷:难溶于水、密度比水大的无色液体三氯甲烷:又叫氯仿,无色不溶于水、密度比水大的 液体,常用作有机溶剂四氯甲烷:又叫四氯化碳,无色不溶于水、密度比水大的液体,常用作有机溶剂、灭火剂 产物简介 甲烷的取代反应对反应条件和反应物有什么要求?反应产物有什么特点? 【提示】反应条件为光照,反应物为卤素单质. 如甲烷与氯气的反应,反应产物是CH3Cl、CH2Cl

2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物,其中HCl的量最大.虽然反应物的比例、反应时间长短等因素会造成各产物的比例不一,但很难出现全部是某一种产物的现象. 取代反应 置换反应 实例 定义 反应物 生成物 电子 转移 反应 特点 Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑ 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. 一种单质跟一种化合物反应,生成另一种化合物和另一种单质的反应. 一种化合物和一种单质或化合物(反应物中至少有一种是有机物) 一种单质和一种化合物 一般生成两种化合物 另一种化合物和另一种单质 不一定发生电子转移,因此不一定是氧化还原反应 一定发生电子转移 很多反应是可逆反应,副反应较多,用"→" 连接 一般是不可逆反应,用"=="连接 取代反应与置换反应的比较: CH4+Cl2 CH3Cl+HCl 光照 在隔绝空气的情况下,加热至1 500℃以上,甲烷分解生成炭黑和氢气. ④甲烷的分解反应 CH4 C + 2H2 高温 4.甲烷的用途 (4)甲烷在一定条件下被氧化生成一氧化碳和氢气的混合物,用它们可以合成甲醇. (1)作气体燃料――西气东输. (2)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、油墨和油漆等. (3)甲烷可以制得氯仿和氟利昂. CHCl3 + HF CHFCl2 + HCl 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: 乙烷(CH3CH3) 丙烷(CH3CH2CH3) 丁烷(CH3CH2CH2CH3) 戊烷(CH3CH2CH2CH2CH3) 以上分子结构有什么特点? 【提示】1.均由碳、氢两种元素组成 2.碳原子之间均以单键结合 【思考与交流】 1.(双选)下列物质在一定条件下,可与CH4发生化学反应的( )A.氯气 B.溴水 C.氧气 D.酸性KMnO4溶液 AC B 2.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( )A.一氯甲烷 B.氯化氢C.三氯甲烷 D.四氯化碳 3.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( ) B A. CH3Cl只存在一种结构 B. CH2Cl2只存在一种结构 C.CHCl3只存在一种结构 D.CCl4中四个价键的键角和键长都相等 4.两种气态烃的混合物共1 L,在空气中完全燃烧得到1.5 L CO2,2 L水蒸气(相同状况下测定),下列说法合理的是 ( )A.一定含甲烷,不含乙烷 B.一定含乙烷,不含甲烷C.一定是甲烷和乙烷的混合物 D.以上说法都不正确 A