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1、专题三专题三化石燃料与有机化合物化石燃料与有机化合物甲烷甲烷制作人：徐闻一中制作人：徐闻一中 洪艳洪艳可燃冰可燃冰西气东输西气东输矿难矿难千年的希望千年的希望“可燃冰可燃冰”可燃冰是天然气（甲烷等）的可燃冰是天然气（甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似冰，水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为被称为“可燃冰可燃冰”。“可燃冰可燃冰”储量较大，可燃冰将成为最理想储量较大，可燃冰将成为最理想替代能源。替代能源。可可 燃燃 冰冰 的的 分分 布布可燃冰在自然界可燃冰在自然界分布非常广泛，海分布非常广泛，海底以下底以下0到到1500米米深的大陆架或北极深的大陆架或北极等地的永久冻土带等地的永久冻土带都可能存
2、在，我国都可能存在，我国南海、东海等海域南海、东海等海域发现大量发现大量“可燃冰可燃冰”资源，估算其资资源，估算其资源量相当于我国陆源量相当于我国陆地石油天然气资源地石油天然气资源的一半。可燃冰可的一半。可燃冰可满足人类未来满足人类未来1000年需要的新能源年需要的新能源 2010年年4月月1日日19时许，陕西时许，陕西韩城市龙门镇韩城市龙门镇泉子沟煤矿发泉子沟煤矿发生一起瓦斯燃生一起瓦斯燃烧事故，当班烧事故，当班井下有井下有27人。人。17人升井，人升井，8人遇难，人遇难，2人失人失踪。踪。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0.717 0.717 g/Lg/L ，含
3、碳含碳75%75%，含氢，含氢25%25%。请同学们利用这些数据请同学们利用这些数据推出甲烷中的碳、氢元素的质量比、原子数比推出甲烷中的碳、氢元素的质量比、原子数比和分子式。和分子式。2、甲烷分子的电子式和结构式，说明它的分甲烷分子的电子式和结构式，说明它的分子结构特点。子结构特点。3、1mol甲烷在通常情况下完全燃烧放出甲烷在通常情况下完全燃烧放出890 890 kJmolkJmol11热量，写出甲烷燃烧的热化学方程式热量，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：解析：含碳含碳75%，含氢，含氢25%，设甲烷
4、质量，设甲烷质量为为1g，则，则m（C）=0.75gn（C)=0.75g/12gmol-1m(H)=0.25gn(H)=0.25g/1gmol-1已知甲烷的密度在标准状况下已知甲烷的密度在标准状况下0.717g/L，则则M=Vm=0.707g/L22.4L/mol=16g/mol因此因此C原子与原子与H原子的个数比为（原子的个数比为（0.75/12）：）：（0.25/1）=1：4,故最简式为故最简式为CH4综合综合，可知甲烷的分子式为，可知甲烷的分子式为CH4分子式分子式分子式的确定：分子式的确定： 分子中各原子的物质的量之比分子中各原子的物质的量之比 （各组成原子个数的最简比）（各组成原子个
5、数的最简比）摩尔质量摩尔质量 （相对分子质量（相对分子质量)1.分子式：分子式：CH4电子式：电子式：HHHCH结构式：结构式：CHHHH+1-4一、甲烷的分子结构一、甲烷的分子结构（平面（平面?）2.甲烷分子呈甲烷分子呈正四面体正四面体结构结构甲烷分子不是平面四边形结构甲烷分子不是平面四边形结构键角：键角：10928与金刚石的结构相同与金刚石的结构相同稳定结构稳定结构但由于有机物的立体结构式书写起来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，一般采用平比较费事，为方便起见，一般采用平面的结构式。面的结构式。（立体）（立体）二、甲烷的物理性质：二、甲烷的物理性质：色色味的味的体，密度
6、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（又名沼气、坑气）甲烷（又名沼气、坑气）在自然界中的存在：在自然界中的存在：池池沼的底部沼的底部( (沼气沼气) )，油田，油田气和煤矿坑道气和煤矿坑道( (坑气、坑气、瓦斯瓦斯) )，天然气，天然气( (一般含一般含CH4 80809797) )。三、甲烷的化学性质三、甲烷的化学性质1 1、可燃性、可燃性CH4爆炸极限：爆炸极限：5%15.4%CH4+2O2 CO2+2H2O点燃点燃因其因其含碳量低，其火焰为含碳量低，其火焰为淡蓝色火焰。淡蓝色
7、火焰。注意注意: : 1 1、点燃甲烷前必须验纯，否则会爆炸。、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思考：什么时候甲烷会爆炸最强烈?)?)2、有机反应方程式中用、有机反应方程式中用“”不用不用“”； 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？ 请请 讨讨 论论: :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KMnO4溶液不发溶液不发生反应生反应。把甲烷气体分别通入酸性把甲烷气体分别通入酸性KMnOKMnO4 4溶液中，观察现象。溶液中，观察现象。与强酸、强碱或强氧化剂一般不反
8、应。与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应。2 2、通常情况下通常情况下，甲烷，甲烷稳定稳定。一般一般不不与强与强酸、强碱和强氧化剂等发生化学反应。酸、强碱和强氧化剂等发生化学反应。 产物用途：产物用途：H H2 2是合成氨及合成汽油等工业的原是合成氨及合成汽油等工业的原料。料。C C是橡胶工业的原料，可以用于制造颜料、油是橡胶工业的原料，可以用于制造颜料、油墨、油漆等。墨、油漆等。甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解；甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解； 3、甲烷的分解反应、甲烷的分解反应CH4 C2H2高温高温甲烷的高温分解反应方程式：甲烷的高温分解反应方程式： 4、取代反应、取代反应现象：现象：
9、瓶壁上有瓶壁上有 状状 生成。生成。 量筒内液面量筒内液面 。油油液滴液滴甲烷与氯气反应：甲烷与氯气反应：上升上升4、取代反应取代反应一氯甲烷一氯甲烷二氯甲烷二氯甲烷四氯甲烷四氯甲烷( (四四氯化碳氯化碳) )三氯甲烷三氯甲烷( (氯氯仿仿) )CH3Cl Cl2 CH2Cl2HCl光照光照CH2Cl2 Cl2 CHCl3 HCl光照光照CHCl3 Cl2 CCl4 HCl光照光照CH4 Cl2 CH3Cl HCl光照光照取代反应取代反应：有机物分子里的某些原子或原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。子团被其他原子或原子团所代替的反应。 常温下，一氯甲烷常温下，一氯甲
10、烷( (CH3Cl)是气体，其它三种是气体，其它三种是液体，三氯甲烷是液体，三氯甲烷( (CHCl3)和四氯甲烷和四氯甲烷(CCl4)是工是工业上重要的溶剂，四氯甲烷业上重要的溶剂，四氯甲烷(CCl4)还是一种效率较还是一种效率较高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水。高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水。提问：提问： 甲烷与氯气反应最多可能有几种产物？甲烷与氯气反应最多可能有几种产物？答：五种。最多可能有答：五种。最多可能有CH3Cl，CH2Cl2，CHCl3，CCl4，HCl五种产物。五种产物。提示：有机反应很复杂，产物较多提示：有机反应很复杂，产物较多取代反应取代反应置换反应置换反应适用于有机
11、反应适用于有机反应适用于无机反应适用于无机反应反应物、生成物中不一反应物、生成物中不一定有单质定有单质反应物、生成物中一定有反应物、生成物中一定有单质单质逐步取代逐步取代 ，很多反应是可逆的，很多反应是可逆的反应一般是单向进行反应一般是单向进行 反应能否进行受催化剂、反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响温度、光照等外界条件影响较大较大 在水溶液中进行的置换在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属的反应遵循金属或非金属的活动顺序活动顺序取代反应与置换反应的区别：取代反应与置换反应的区别：甲烷化学性质甲烷化学性质 总体：总体： 一定条件下一定条件下燃烧反应燃烧反应取代反应取代反应受热分解
12、受热分解性质较稳定性质较稳定小结：四、甲烷的用途四、甲烷的用途甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳、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。氢气的混合物，用它们可以合成甲醇。做气体燃料做气体燃料。甲烷热分解的产物炭黑是橡胶工业的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、油墨和重要原料，也可用于制造颜料、油墨和油漆等。油漆等。从甲烷可以制得氯仿和氟利昂。从甲烷可以制得氯仿和氟利昂。CHCl3+HFCHFCl2+HCl1 1、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是 （ ）A A、甲烷是一种黄绿色气体甲烷是一种黄绿色气体B B
13、、甲烷是一种有臭味的气体甲烷是一种有臭味的气体C C、收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的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。密度与空气的密度相近。D D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水水D学以致用学以致用3、在光照下，将等物质的量的在光照下，将等物质的量的CH4和和Cl2充分充分反应，得到的产物物质的量最多的是（反应，得到的产物物质的量最多的是（ ） A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HClD2、下列物质常温下呈气态的是、下列物质常温下呈气态的是 （ ）A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CHCl3 D、CCl4A
14、4、如图所示，某气体、如图所示，某气体X可能由可能由H2、CO、CH4中中的一种或几种组成。将的一种或几种组成。将X气体气体燃烧，把燃烧后燃烧，把燃烧后生成的气体通过生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列两个洗气瓶。试回答下列问题：问题：(1)若若A洗气瓶的质量增加，洗气瓶的质量增加，B洗洗气瓶的质量不变，则气体气瓶的质量不变，则气体X是是_。(2)若若A洗气瓶的质量不变，洗气瓶的质量不变，B洗洗气瓶的质量增加，则气体气瓶的质量增加，则气体X是是_。(3)若若A、B两个洗气瓶的质量都两个洗气瓶的质量都增加，则气体增加，则气体X可能是可能是_。H H2 2COCH4或或H2,CO或或H2,C
15、H4或或CO,CH4或或H2,CO,CH45、有一种无色的混合气体可能由、有一种无色的混合气体可能由CH4、NH3、H2、CO、CO2和和HCl中的几种气体组成，中的几种气体组成，将此混合气体通过浓将此混合气体通过浓H2SO4，气体总体积基，气体总体积基本不变；再通过澄清石灰水，未见浑浊，本不变；再通过澄清石灰水，未见浑浊，但气体总体积减小；把剩余气体在纯但气体总体积减小；把剩余气体在纯O2的的情况下引燃，燃烧产物不能使无水情况下引燃，燃烧产物不能使无水CuSO4变色，则原混合气体中一定含有：变色，则原混合气体中一定含有：（）A.CO、HClB.CH4、NH3C.CH4、HClD.H2、CO2A 设计实验区别甲烷、一氧化碳和氢气三设计实验区别甲烷、一氧化碳和氢气三种气体。种气体。课外思考：课外思考：总结：总结：v一、甲烷的分子组成和结构一、甲烷的分子组成和结构v分子式：分子式：CH4v电子式：电子式：（正四面体结构正四面体结构）v结构式结构式: 二、性质二、性质1、物理性质物理性质无色、无味的气体无色、无味的气体, ,密度比空气小密度比空气小, ,难溶于水。难溶于水。2、化学性质化学性质可燃性可燃性取代反应取代反应热分解热分解3、用途用途
