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1、专题三化石燃料与有机化合物 天然气的利用 甲烷 可燃冰 西气东输 矿难 千年的希望 可燃冰 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 可燃冰 可燃冰 储量较大 可燃冰将成为最理想替代能源 可燃冰的分布 可燃冰在自然界分布非常广泛 海底以下0到1500米深的大陆架或北极等地的永久冻土带都可能存在 我国南海 东海等海域发现大量 可燃冰 资源 估算其资源量相当于我国陆地石油天然气资源的一半 可燃冰可满足人类未来1000年需要的新能源 2010年4月1日19时许 陕西韩城市龙门镇泉子沟煤矿发生一起瓦斯燃烧事故 当班井下有27人 17人升井 8人遇难 2人失踪 1 已知甲烷的密度在标
2、准状况下是0 717g L 含碳75 含氢25 请同学们利用这些数据推出甲烷中的碳 氢元素的质量比 原子数比和分子式 2 甲烷分子的电子式和结构式 说明它的分子结构特点 3 1mol甲烷在通常情况下完全燃烧放出890kJ mol 1热量 写出甲烷燃烧的热化学方程式 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 889 6kJ mol 解析 含碳75 含氢25 设甲烷质量为1g 则m C 0 75gn C 0 75g 12g mol 1m H 0 25gn H 0 25g 1g mol 1 已知甲烷的密度在标准状况下0 717g L 则M Vm 0 707g L 22 4L mol 16
3、g mol 因此C原子与H原子的个数比为 0 75 12 0 25 1 1 4 故最简式为CH4 综合 可知甲烷的分子式为CH4 分子式的确定 分子中各原子的物质的量之比 各组成原子个数的最简比 摩尔质量 相对分子质量 1 分子式 CH4 电子式 H H H C H 结构式 1 4 一 甲烷的分子结构 平面 2 甲烷分子呈正四面体结构 甲烷分子不是平面四边形结构 键角 109 28 与金刚石的结构相同 稳定结构 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式 立体 二 甲烷的物理性质 色味的体 密度比空气 溶于水 无 气 无 小 难 向下排气法 排水法 收集 收集
4、0 717g L 标准状况下 甲烷 又名沼气 坑气 在自然界中的存在 池沼的底部 沼气 油田气和煤矿坑道 坑气 瓦斯 天然气 一般含CH480 97 三 甲烷的化学性质 1 可燃性 CH4爆炸极限 5 15 4 因其含碳量低 其火焰为淡蓝色火焰 注意 1 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 2 有机反应方程式中用 不用 你能设计一个实验验证CH4燃烧的产物是什么吗 请讨论 通常情况下 甲烷比较稳定 结论 甲烷与KMnO4溶液不发生反应 把甲烷气体分别通入酸性KMnO4溶液中 观察现象 与强酸 强碱或强氧化剂一般不反应 2 通常情况下 甲烷稳定 一般不与强酸 强碱和强
5、氧化剂等发生化学反应 产物用途 H2是合成氨及合成汽油等工业的原料 C是橡胶工业的原料 可以用于制造颜料 油墨 油漆等 甲烷常温时很稳定 但在高温时可分解 3 甲烷的分解反应 甲烷的高温分解反应方程式 4 取代反应 现象 瓶壁上有状生成 量筒内液面 甲烷与氯气反应 上升 4 取代反应 一氯甲烷 二氯甲烷 四氯甲烷 四氯化碳 三氯甲烷 氯仿 取代反应 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 常温下 一氯甲烷 CH3Cl 是气体 其它三种是液体 三氯甲烷 CHCl3 和四氯甲烷 CCl4 是工业上重要的溶剂 四氯甲烷 CCl4 还是一种效率较高的灭火剂 这四种取代物都不溶于水
6、 答 五种 最多可能有CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl五种产物 提示 有机反应很复杂 产物较多 取代反应 置换反应 适用于有机反应 适用于无机反应 反应物 生成物中不一定有单质 反应物 生成物中一定有单质 逐步取代 很多反应是可逆的 反应一般是单向进行 反应能否进行受催化剂 温度 光照等外界条件影响较大 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 取代反应与置换反应的区别 小结 四 甲烷的用途 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 做气体燃料 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 从甲烷可以制得氯仿
7、和氟利昂 1 下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是 A 甲烷是一种黄绿色气体B 甲烷是一种有臭味的气体C 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 D 甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水 D 学以致用 3 在光照下 将等物质的量的CH4和Cl2充分反应 得到的产物物质的量最多的是 A CH3ClB CH2Cl2C CCl4D HCl D 2 下列物质常温下呈气态的是 A CH3ClB CH2Cl2C CHCl3D CCl4 A 4 如图所示 某气体X可能由H2 CO CH4中的一种或几种组成 将X气体燃烧 把燃烧后生成的气体通过A B两个洗气瓶 试回答下列问题 1 若A洗气瓶的质
8、量增加 B洗气瓶的质量不变 则气体X是 2 若A洗气瓶的质量不变 B洗气瓶的质量增加 则气体X是 3 若A B两个洗气瓶的质量都增加 则气体X可能是 H2 CO CH4或H2 CO或H2 CH4或CO CH4或H2 CO CH4 5 有一种无色的混合气体可能由CH4 NH3 H2 CO CO2和HCl中的几种气体组成 将此混合气体通过浓H2SO4 气体总体积基本不变 再通过澄清石灰水 未见浑浊 但气体总体积减小 把剩余气体在纯O2的情况下引燃 燃烧产物不能使无水CuSO4变色 则原混合气体中一定含有 A CO HClB CH4 NH3C CH4 HClD H2 CO2 A 设计实验区别甲烷 一氧化碳和氢气三种气体 课外思考 总结 一 甲烷的分子组成和结构分子式 CH4电子式 正四面体结构 结构式 二 性质1 物理性质无色 无味的气体 密度比空气小 难溶于水 2 化学性质 可燃性 取代反应 热分解3 用途
