天然气的利用——甲烷PPT课件 苏教版

第一单元 化石燃料与有机化合物
天然气的利用 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。
很多反应是可逆反应，副 一般是不可逆反应，用
反应较多，用“→” 连 “==”连接
接
3、甲烷的分解反应
在隔绝空气的情况下，加热至 15000C，甲烷分解生成炭黑和氢气。
CH4
C + 2H2
决定
化学性质
无色无味的气体， 物理性质 极难溶于水，
密度比空气小。
稳定性：甲烷不能使溴水或酸性
高锰酸钾溶液褪色。
分子式：CH4
16gx25℅ 1g/mol
=4mol
一、甲烷的分子组成与结构
分子式 电子式 结构式
空间结构
H
CH4
·· ··
H CHH····H
HCH H
球棍摸型
比例模型
正四面体
二、甲烷的性质
物理性质：
甲烷是无色、无味的气体， 密度是0.717g/L（标准状 况），极难溶于水。
甲烷是池沼底部产生的沼 气和煤矿的坑道所产生的 气体的主要成分。这些甲 烷都是在隔绝空气的情况 下，由植物残体经过微生 物发酵的作用而生成的。
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）
一般生成两种化合物
置换反应
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 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。
一种单质和一种化合物
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
一定发生电子的转移
三氯甲烷的形成
Cl HC
Cl
H + Cl—Cl 光 H
Cl
C Cl + H Cl
Cl (三氯甲烷)
CH2Cl2 + Cl2 光 CHCl3 + HCl
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
四氯甲烷的形成
Cl
Cl
Cl C H + Cl—Cl 光 Cl C Cl + H Cl
△H=-889.6kJ/mol
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。
2、甲烷的取代反应
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。
Baidu Nhomakorabea
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
H H HHH
||
| ||
H— C — C — C — C— C—H
||
| ||
H H—C— H H H H
省略C—H键
|
H CH3-CH-CH2-CH2-CH3
把同一C上的H合并
CH3
省略横线上C—C键 CH3CHCH2CH2CH3
CH3
或者：CH3CH(CH3)CH2CH2CH3
它们对应的结构式和结构简式：
1、定义
在烃的分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成 链状，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“饱和”。 这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。
2、结构特点
饱和（碳周围有四个原子） 链烃（不是环状）
所有碳原子不在一条直线上,是锯齿形的
有机物的表示方法——结构简式
例：C6H14
2、甲烷的取代反应
一氯甲烷的形成
H
光
+ Cl—Cl
H
C
Cl + H
Cl
H(一氯甲烷)
光
CH4 + Cl2
CH3Cl + HCl
一氯甲烷:无色气体
二氯甲烷的形成
H
H
Cl C H + Cl—Cl 光 Cl C Cl + H Cl
H
H (二氯甲烷)
CH3Cl + Cl2 光 CH2Cl2 + HCl
二氯甲烷：难溶于水、比水重的无色液体
C 4 H 2 O 2 点 C 燃 2 2 O H 2 O
注 甲烷在点燃之前要验纯，否则可 意 能发生爆炸。CH4爆炸极限：5%~15.4%
(2)甲烷不能使酸性的高锰酸钾溶液和溴水褪色
动动脑:
你能设计一个实验验证CH4燃烧的 产物是什么吗？
CH4（ g ）+ 2O2（g）= CO2（g）+2H2O（l）；
乙烷： H H ||
H－C－C－H || HH
[CH3CH3]
丙烷：
HHH
|||
H－C－C－C－H
|||
H HH
[CH3CH2CH3]
丁烷： H H H H ||||
H－C－C－C－C－H |||| HHHH
[CH3CH2CH2CH3]
异丁烷：
H
|
H--C--H
H
H
|
|
H－C——C——C－H
| ||
一、甲烷的分子组成与结构结构
[交流与讨论1]
已知甲烷的密度在标准状况下是0.717g/L，含碳 75%，含氢25%。利用这些数据怎样确定甲烷的 分子式？
[解题过程] 摩尔质量：22.4L/molx0.717g/L=16g/mol
1mol该烃中C的物质的量:
16gx75℅ 12g/mol
=1mol
1mol该烃中H的物质的量:
Cl
Cl (四氯甲烷)
CHCl3 + Cl2 光 CCl4 + HCl
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
取代反应与置换反应的比较：
实例 定义
反应物
生成物 电子转
移 反应特
点
取代反应
CH4+Cl2光 CH3Cl+HCl
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。
天然气、坑气、沼气等的主要成分均为甲烷。
化学性质：
观察与思考
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？
高锰酸钾溶 液
通常情况下，甲烷稳 定，如与强酸、强碱和
强氧化剂等一般不发生 化学反应。
观察与思考
甲烷
天然气
以上现象说明甲烷具有什么性质？
1、甲烷的氧化反应
(1)甲烷的燃烧 现象：明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热，无烟
氧化反应
反应
取代反应
分解反应
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
丁烷
丙烷
戊烷
观察
思考
己烷
以上分子结构有什么特点？
1、均由碳、氢两种元素组成
2、碳原子之间均以单键结合
三、烃：仅含碳和氢两种元素的有机物称为
碳氢化合物，也称为烃
t an
q ing
C碳 氢H
tīng
烃
烷烃