8.1.1天然气的利用-甲烷 课件 2022-2023学年高一下学期化学苏教版（2020）必修第二册

8.1.1 甲烷的性质与用途 1 学习目标 1.会书写甲烷的分子式、结构式、电子式，知道甲烷分子的结构特点。 2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会书写相应的化学方程式。 3.知道取代反应的概念。 课前导入 什么是有机物？ 一般把含碳元素的化合物称为有机化合物，简称为有机物 。 但不是所有含碳的化合物都是有机物。 注意：CO、CO2、H2CO3、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物, 简单碳化物（如：SiC） CN-，SCN- （如：KSCN）等虽含有碳元素，其性质跟无机物很相似，把它们归为无机物。 3 一、甲烷的存在 天然气 沼气 煤矿坑道气 可燃冰 4 二、甲烷的结构与组成 分子式 电子式 结构式 CH4 H H C H H ·· ·· ·· ·· C H H H H 思考1 甲烷的空间构型应该是怎样的？ 5 二、甲烷的结构与组成 科学事实1：已知CH4 中四个C-H键的键长相等、相邻的C-H键之间的夹角也相等。 平面四边形 正四棱锥 正四面体 109°28′ 科学事实2：已知CH2Cl2只有一种结构。 6 分子结构示意图 结构特点及空间构型 立体结构：正四面体型，C原子位于中心，四个H原子位于正四面体的四个顶点。由于4个C－H键强度相同，因此四个键长度也相同（键角是109°28’）。 甲烷是正四面体的论据：CH2Cl2只有一种结构 二、甲烷的结构与组成 分子式 电子式 结构式 球棍模型 结构简式 CH4 H H C H H ·· ·· ·· ·· C H H H H CH4 表示了化学键和空间结构。 8 三、甲烷的性质 （一）物理性质 无色、无味的气体 =0.717g/L 极难溶于水 俗名：沼气、坑气，是天然气的主要成分（80-97%） 思考4：如何收集甲烷？ 排水法、向下排空气法 9 三、甲烷的性质 1.性质稳定： 通常情况下，甲烷比较稳定，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生反应。 思考 甲烷能不能使高锰酸钾溶液褪色？ （二）化学性质 甲烷不能使酸性高锰酸钾褪色。 同理：甲烷也不能使氯水、溴水等褪色 11 三、甲烷的性质 2.氧化反应 与氧气反应（可燃性） 注：点燃甲烷与空气或氧气的混合气体会立即发生爆炸。因此，点燃甲烷之前必须验纯!! CH4+2O2 CO2+2H2O 点燃 注意：有机反应用“→”，不用“=” 现象：安静燃烧，火焰明亮，呈淡蓝色， 产生使澄清石灰水变浑浊的气体，放热。 13 燃烧现象 检验产物 方法 现象 结论 明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热 将干冷的烧杯倒扣在火焰上方 烧杯内壁有水珠产生 有水产生 罩一只用澄清石灰水润洗过的烧杯 澄清石灰水变浑浊 有CO2生成 1mol甲烷在空气中完全燃烧生成液态水和二氧化碳，放出890kJ的热，请写出甲烷燃烧的热化学方程式。 CH4(g) + 3O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)，ΔH= -890kJ·mol-1 实验操作 基础实验 【实验2】取2支硬质大试管,通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气,分别用铁架台固定好，如图所示。其中1支试管用预先准备好的黑色纸套套上,另一支试管放在光亮处。片刻后，比较2支试管中的物质，二者是否出现了区别？ 15 基础实验 实验现象 实验结论 A装置：试管内气体黄绿色逐渐变浅；试管内壁有油状液体出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升，溶液有固体析出。 B装置：无明显现象 甲烷与氯气在光照条件下发生了反应。 生成了新的油状物质且不溶于水。 有白雾，说明有HCl生成。 试管内液面上升，说明气体体积在减少。 17 三、甲烷的性质 3.取代反应 注：①甲烷的四种氯代物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均难溶于水。 CHCl3和CCl4是工业上重要的溶剂 ②CH4与Cl2的反应是逐步进行的，书写化学方程式时应分步书写。 ③每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl 光 CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl 光 CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl 光 CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl 光 一氯甲烷（无色气体） 二氯甲烷（难溶于水的无色液体） 三氯甲烷又叫氯仿 （有机溶剂） 四氯化碳（有机溶剂、灭火剂） 18 取代反应的反应机理 H－C－H H H + Cl－Cl →