第六讲 天然气的利用　甲烷 -2021-2022学年高一下化学同步讲解培优（苏教版必修第二册）

第六讲 天然气的利用　甲烷 【知识导航】 知识点1：化石燃料与甲烷 1．化石燃料的分类 化石燃料 2．甲烷的组成和结构 3．甲烷的性质及利用 (1)物理性质 颜色 状态 气味 密度 水溶性 无色 气态 无味 ρ(CH4)＜ρ(空气) 难溶 (2)化学性质 ①氧化反应： 纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色，放出大量的热，反应的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O。 ②取代反应： a．取代反应：有机物分子里的某种原子(或原子团)被其他原子(或原子团)所取代的反应。 b．Cl2与甲烷在光照条件下，可生成多种氯代烷，写出CH4与Cl2反应生成CH3Cl的化学方程式CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl，该反应的类型为取代反应。 黄绿色逐渐消失，试管内壁有油状液滴产生，试管内上升一段水柱。 结论：室温时，甲烷与氯气在光照的条件下发生反应，生成氯化氢气体(看到有白色的烟雾)和其他有机物，其反应的化学方程式如下： 在有机化学反应方程式中，我们不再用等号连接反应物与产物，而用箭头连接。这是由于有机化学反应比较复杂，有较多的化学反应发生，我们所表示的只是其中的某一个反应的进行。例如：如果1molCH4与4molCl2反应，所得的物质是纯净物吗？会有哪些物质呢？ 显然所得物质不会是纯净物：这是因为生成了CH3Cl(气)、CH2Cl2(液)、CHCl3(液)、CCl4(液)同时还有氯化氢生成，产物最多的是HCl。 (3)甲烷的利用 ①利用甲烷与氯气发生取代反应的生成物三氯甲烷制备制冷剂—氟利昂，其过程反应方程式为CHCl3＋HF→CHFCl2＋HCl。 ②合成甲醇，其过程为CH4(CO＋H2)CH3OH。 ③高温分解生成炭黑，其反应为CH4C＋2H2。 [认知升华] 1．甲烷与Cl2的反应——取代反应 【易误警示】　甲烷发生取代反应的认识 (1)CH4与Cl2的反应逐步进行，反应方程式应分步书写。 (2)当n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1时，反应并不只发生CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，其他反应仍然进行。 (3)甲烷的卤代反应的产物是混合物。 (4)每取代1 mol H需1 mol Cl2生成1 mol HCl，即 2．甲烷的性质 (1)点燃甲烷之前必须检验其纯度，以防止发生爆炸。 (2)甲烷通入酸性KMnO4溶液，溶液不褪色，说明甲烷不能被酸性KMnO4溶液氧化。 (3)如何证明甲烷是正四面体空间构型？ a、二氯甲烷只有一种结构可以验证甲烷是正四面体空间构型。 从平面结构上看，这两种物质肯定不一样，是两种结构不同的物质 b、观察上面这两种物质一样吗？ 辅助观察图 从空间结构上看，这两种物质是同一种物质，只要将它们旋转一定的角度，它们就是同一种物质。因为二氯甲烷只有一种构造，所以可以证明甲烷是一种正四面体构型的化合物。 【课堂演练】 类型一：甲烷的利用 1．在西部大开发中，国家投巨资兴建“西气东输”工程，将西部蕴藏的丰富资源通过管道输送到东部地区。这里所指的“西气”的主要成分是 (　　) A．CO　　 B．CH4　　 　C．H2　 　 D．NH3 2．在我国的南海、东海海底已发现天然气(甲烷等)的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。下列说法正确的是(　　) ①甲烷属于烃类　②在相同条件下甲烷的密度大于空气　 ③甲烷难溶于水　④可燃冰是一种极具潜力的能源 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 类型二：甲烷的组成、结构与性质 例：如下图所示：左端封闭的U形管，封闭着的一端有一段CH4与Cl2的混合气体，在水平部分有一段气柱，其他两段为液柱，已知液体与气体不反应，使CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应，则中间气柱如何移动(假设中间气柱未移出U形管的水平部分) (　　) A． 向左移 B．向右移 C．不移动 D．难以确定 知识点2：烷烃同系物 1．烷烃 (1)烃：只由碳、氢两种元素组成的化合物叫碳氢化合物，也叫烃。 (2)烷烃：烃的分子里碳原子间都以碳碳单键互相连接成链状，碳原子的其余的价键全部跟氢原子结合，达到饱和状态。其通式为CnH2n＋2。 (3)命名 n≤10：依次称为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷…… n≥11：直接根据碳原子数称某烷，如C16H34称为十六烷。 2．同系物 分子结构相似，组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称