【化学2】3-1-1.天然气的利用 甲烷.ppt

专题三 化石燃料与有机化合物 天然气的利用 甲烷 新沂一中 高一化学组 可燃冰 西气东输 矿难 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替代能源。 可 燃 冰 的 分 布 可燃冰在自然界分布非常广泛，海底以下0到1500米深的大陆架或北极等地的永久冻土带都可能存在，我国南海、东海等海域发现大量“可燃冰”资源，估算其资源量相当于我国陆地石油天然气资源的一半。可燃冰可满足人类未来1000年需要的新能源 2010年4月1日19时许，陕西韩城市龙门镇泉子沟煤矿发生一起瓦斯燃烧事故，当班井下有27人。17人升井，8人遇难，2人失踪。 1、已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 g/L ， 含碳75%，含氢25%。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 和分子式。 2、甲烷分子的电子式和结构式，说明它的分子结构特点。 ?3、1 mol甲烷在通常情况下完全燃烧放出890 kJ·mol―1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： ① 含碳75%，含氢25%，设甲烷质量为1g，则 m（C）=0.75 g n（C)=0.75g/12g·mol-1 m(H)=0.25g n(H)=0.25g/1g·mol-1 ②已知甲烷的密度在标准状况下0.717g/L ，则 M=ρ·Vm=0.707 g/L×22.4L/mol=16g/mol 因此C原子与H原子的个数比为（0.75/12）：（ 0.25/1）=1：4,故最简式为CH4 综合① ②，可知甲烷的分子式为CH4 分子式 分子式的确定： 分子中各原子的物质的量之比 （各组成原子个数的最简比） 摩尔质量 （相对分子质量) 1.分子式： CH4 电子式： H H H C H 结构式： C H H H H +1 -4 一、甲烷的分子结构 （平面?） 2.甲烷分子呈正四面体结构 甲烷分子不是平面四边形结构 键角： 109°28′ 与金刚石的结构相同 稳定结构 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，一般采用平面的结构式。 （立体） 二、甲烷的物理性质： 色 味的 体，密度比空气 ， 溶于水。 无 气 无 小 难 向下排气法 排水法 收集 收集 0.717g/L(标准状况下) 甲烷（又名沼气、坑气）在自然界中的存在：池沼的底部(沼气)，油田气和煤矿坑道(坑气、瓦斯)，天然气(一般含CH4 80﹪－97﹪)。 三、甲烷的化学性质 1、可燃性 CH4爆炸极限：5%~15.4% CH4+2O2 CO2+2H2O 点燃 因其含碳量低，其火焰为淡蓝色火焰。 注意: 1、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?) 2、有机反应方程式中用“ → ”不用“＝”； 你能设计一个实验验证CH4燃烧的产物是什么吗？ 请 讨 论: 通常情况下，甲烷比较稳定。 结论：甲烷与KMnO4溶液不发生反应。 把甲烷气体分别通入酸性KMnO4溶液中，观察现象。 与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应。 2、通常情况下，甲烷稳定。一般不与强酸、强碱和强氧化剂等发生化学反应。 产物用途：H2是合成氨及合成汽油等工业的原料。C是橡胶工业的原料，可以用于制造颜料、油墨、油漆等。 甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解； 3、甲烷的分解反应 CH4 C＋2H2 高温 甲烷的高温分解反应方程式： 4、取代反应 现象：瓶壁上有 状 生成。 量筒内液面 。 油 液滴 甲烷与氯气反应： 上升 4、取代反应 一氯甲烷 二氯甲烷 四氯甲烷(四氯化碳) 三氯甲烷(氯仿) CH3Cl ＋ Cl2 CH2Cl2＋HCl 光照 CH2Cl2 ＋ Cl2 CHCl3 ＋ HCl 光照 CHCl3 ＋ Cl2 CCl4＋ HCl 光照 CH4 ＋ Cl2 CH3Cl ＋ HCl 光照 取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其