8.1.1天然气的利用 甲烷 课件 2023-2024学年高一下学期化学苏教版（2019）必修第二册

有机物 1、有机物定义 一般把含碳元素的化合物称为有机化合物，简称为有机物。 ★注意：CO、CO2、H2CO3及其盐、氢氰酸（HCN）及其盐、硫氰酸（HSCN）及其盐、SiC、CaC2等虽含有碳元素，但它们属于无机物。 1、从上面图片中你发现有机物在组成上有什么特点？ 都含有碳元素 2、CO、CO2、H2CO3及其盐、氢氰酸（HCN）及其盐、硫氰酸（HSCN）及其盐、SiC、CaC2等虽含有碳元素，但它们的组成、结构和性质都跟无机物更相似，因此，它们属于无机物。 第一单元 化石燃料与有机化合物 专题8 有机化合物的获得与应用 天然气的利用 甲烷 天然气往往在地层与煤、石油伴生，其主要成分是甲烷，它是最简单的有机化合物 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的替代能源。据估计,可燃冰的贮存量能提供人类社会1000年的能源使用。 在我国南海和东海的海底已经发现了储量较大的“可燃冰”，目前我国已在南海成功进行了试开采。“可燃冰”的发现与开采，将在一定程度上帮助我们缓解目前面临的能源紧缺问题。 1、分子式： CH4 +1 -4 一、甲烷的分子结构 结构式： 电子式： 讨论： 1、根据甲烷的分子式，搭建甲烷分子的球棍模型，可搭建得到几种模型？ 可搭建的几种模型：平面正方形、正四面体、四棱锥等有规则模型，还有其他不规则模型。2、共同点：1个碳原子和4个氢原子形成碳氢键；碳氢键之间存在一定的夹角。不同点：表面上看：形状不同，有正四面体等；本质上看：碳氢键之间的夹角（即键角）不同。 讨论：人们对甲烷的空间构型主要有两种假设, 如何通过事实确定甲烷的结构呢？ 90° 180° 109°28’ 讨论：1、共价键之间存在夹角的原因是什么？ 2、键角与分子稳定性之间有何关系？ 3、预测两对电子、三对电子、四对电子时的键角。 4、预测甲烷可能的结构。 CH2Cl2 CH3Cl 通过实验测定，科学家发现 CH2Cl2（ CH4中的两个H被Cl替代）的空间结构只有一种，甲烷分子的键角也只有一种，故确定甲烷是正四面体结构。 观察图8-4所示的碳原子与氢原子的空间位置关系，搭建甲烷分子的球棍模型，说明甲烷分子结构的特点。 基础实验 2、甲烷分子呈正四面体结构 键角：109°28′ 一、甲烷的分子结构 二、甲烷的物理性质 无色、无味、难溶于水的气体，熔点为-182.5℃，沸点为-164℃，密度比空气小。 排水法收集 向下排空气法收集 三、甲烷的化学性质 1、稳定性 不与强酸、强碱、KMnO4等强氧化剂发生化学反应 2、可燃性 CH4+2O2→CO2+2H2O 点燃 ※有机反应方程式中用“ → ”不用“＝” 观察思考 【实验2】用一只量筒作反应容器，用排饱和食盐水法在集气瓶中先后收集4/5体积的氯气和1/5体积的甲烷气体，用灯光照射瓶中的混合气体。 观察思考 【实验2】用一只量筒作反应容器，用排饱和食盐水法在集气瓶中先后收集4/5体积的氯气和1/5体积的甲烷气体，用灯光照射瓶中的混合气体。 实验现象：量筒内黄绿色褪去，量筒内液面上升，烧杯内液面下降，量筒内壁上油状液体生成物附着，有少量白雾。液体没有充满量筒。 实验结论：CH4和Cl2在光照的条件下发生反应，有油状不溶于水的物质生成。 讨论：根据现象写出化学方程式 CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl 光照 讨论：已知CH3Cl的沸点为-24.2℃，分析化学方程式与实验现象是否完全一致？ 讨论：利用已知反应CH4+Cl2→CH3Cl+HCl，试写出可能的反应的化学方程式。 CH3Cl的沸点为-24.2℃，常温下为气体，所以生产物均为气体，而实验现象中有液滴。 CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl 光照 CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl 光照 CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl 光照 CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl 光照 讨论： 1、对比分析上述四个化学反应，有哪些共同点？ 1、有机反应比无机反应要复杂得多，通常化学方程式不用“=”，而是用“→” 2、断键和成键情况相同，均断裂碳氢键和氯氯键，均形成碳氯键和氢氯键，从形式上看均是H原子换成Cl原子 三、甲烷的化学性质 1、稳定性 2、可燃性 3、取代反应 有机化合物分子中的某种原子（或原子团）被另一种原子（或原子团）所取代的反应 注意： (1)反应条件：光照，卤素必须是纯的单质气体 (2)每一个Cl2分子只取代一个H原子，同时生成一分子HCl (3)逐步取代，不可控制 (4)甲烷与氯气反应可能有五种产物： “一无四有”“三液两气” 对