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天然气的应用 甲烷
1.认识有机化合物的组成和结构。
2.能运用化学符号正确表示甲烷的组成和反应。
3.能运用结构模型描述或解释甲烷的性质。
煤、石油和天然气等化石燃料是人们熟悉的物质，也是提高生活水平、发展国民经济、加强国防建设的重要资源。我国西部丰富的天然气资源通过“西气东输”工程已在人们的日常生活和经济发展中发挥了巨大的作用，也为西部大开发和有效治理大气污染创造了条件。
煤
石油
天然气
一、天然气的利用 甲烷
1、甲烷的存在及用途
沼气
天然气
可燃冰
我国的天然气主要分布在西部地区及南海和东海的海底。
以甲烷为主的天然气和沼气都是
理想的清洁能源
甲烷还可用作化工原料
合成氨，生产甲醇等
一、天然气的利用 甲烷
1. 已知在标准状况下甲烷的密度是 0.717 g· L -1，含碳75%，含氢25%。利用这些数据怎样确定甲烷中碳、氢原子个数比和分子式？
2. 写出甲烷分子的电子式，并说明甲烷分子中化学键的形成。
2、甲烷的组成和分子结构
分子式：
电子式：
结构式：
CH4
球棍模型：
空间填充模型：
一、天然气的利用 甲烷
3、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。
4、甲烷的化学性质
甲烷是以碳原子为中心， 四个氢原子为顶点的正四面体的空间结构 ，四个碳氢键完全相同，键长短，键能大（413KJ/mol），所以碳氢共价键很牢固，不易破坏。性质稳定，不与强酸、强碱、KMnO4等物质反应。
不能使酸化的KMnO4溶液、溴水等褪色
一、天然气的利用 甲烷
（1）、甲烷的氧化反应（可燃性）
点燃甲烷气体，观察燃烧现象，并检验燃烧产物。
实验现象：
淡蓝色火焰,放出大量热，生成水和能使澄清石灰水浑浊的气体。
点燃甲烷和空气，可能会发生爆炸（空气中爆炸极限5% ~15%） ，因此，在点燃甲烷之前，必须进行的操作是检验纯度。
煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体爆炸有关。为了保证安全生产，必须采取通风、严禁烟火等措施。
1mol 甲烷在空气中完全燃烧生成液态水和二氧化碳，放出 890 kJ 的热，请写出甲烷燃烧的热化学方程式。
CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) H=-890kJ mol-1
高效而洁净的燃料
一、天然气的利用 甲烷
（2）、甲烷与氯气的取代反应
【实验2】用一只集气瓶作反应容器，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。
请描述实验现象：
这些现象说明了什么？
集气瓶内壁有油状液体出现，瓶中有少量白雾，且瓶内液面上升，饱和食盐水中有固体析出
有机反应较复杂，方程式中用“ → ”不用“＝”
一、天然气的利用 甲烷
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
Cl2
光照
Cl2
光照
Cl2
光照
Cl2
光照
Cl2
光照
后三种生成物在常温下均为油状液体
CH4
一氯甲烷
CH3Cl
常温下呈气态
二氯甲烷
CH2Cl2
三氯甲烷
CHCl3
四氯化碳
CCl4
不变：保四价、化学键的空间分布
变化：部分化学键（断单成单）
分子组成（有进有出）
一、天然气的利用 甲烷
甲烷发生取代反应的有关规律
连锁反应
光照，其光照为漫射光，强光直射易发生爆炸
反应条件
甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。
反应特点
与卤素单质反应
如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应。
反应物
生成四种有机物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 和无机物HCl，其中HCl量最多
生成物
一、天然气的利用 甲烷
应用：
在光照条件下，将1 mol CH4与Cl2反应，得到四种有机产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4物质的量之比为1∶2∶3∶4，则消耗Cl2物质的量为(　　)
A．0.5 mol B．1.25 mol C．2.5 mol D．3 mol　
CH4与Cl2发生取代反应时，每有1 mol H被取代，则消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 mol CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4 mol Cl2。
甲烷取代反应中的数量关系
D
一、天然气的利用 甲烷
1. 在光照条件下，甲烷与Cl2充分反应，得到的生成物中物质的量最多的物质是（ ）
A. CH3Cl B. CH2Cl2 C. CCl4 D. HCl
2. 下列有关甲烷的说法中，正确的是（ ）
A. 是天然气的主要成分
B. 能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C. 可与氯气发生置换反应
D. 与乙烷(C2H6)互为同分异构体
D
A
3、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替代的反应叫取代反应。下列化学反应不属于取代反应的是(　　)
A．CH2Cl2＋Br2 CHBrCl2＋HBr
B．CH3OH＋HCl → CH3Cl＋H2O
C．2Na＋2H2O = 2NaOH＋H2↑
D．CH3—CH2—Br＋H2O CH3—CH2—OH＋HBr
C
二、烷烃 同系物
从石油炼制的产品中可以获得一系列与甲烷结构很相似的化合物，如乙烷、丙烷、丁烷等。根据它们的球棍模型和结构式分别写出它们的结构简式和分子式。
球棍模型：
结构式：
结构简式：
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
分子式：
C2H6
C3H8
C4H10
以上三种物质的元素组成和结构有什么共同特点？
1、烃：
仅含C、H两种元素的有机化合物。
碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”，这一系列的有机化合物。如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。
2、烷烃（饱和烃）：
3、烷烃的分子通式：
C nH2n+2（ n 代表分子中碳原子的个数）
思考：分子式为CmH20的烷烃中m的值为________，
分子式为C8Hn的烷烃中n的值为________
二、烷烃 同系物
4、烷烃的命名：
碳原子数(n)及表示 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷
n>10 相应数字+烷，如C16H34 称为十六烷 烷烃和甲烷的结构相似，化学性质也相似。请完成以下反应方程式：
（2）、乙烷与氯气在光照条件下反应，生成一氯乙烷。
（1）、2008年北京奥运会火炬使用的燃料主要成分为丙烷，其燃烧时的反应方程式。
二、烷烃 同系物
5、同系物
结构相似、分子组成相差1 个或若干个“CH 2”原子团的有机化合物。
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
认真仔细对比以下几种烷烃结构和分子组成上的异同。
注意： 1、同系物一定是同一类物质 2、分子式只相差CH2
二、烷烃 同系物
B
下列各物质：①O2和O3　②12C和14C　③C2H6和C3H8　
(1)互为同位素的是________。
(2)互为同素异形体的是_____。
(3)同属于烷烃的是________。
(4)互为同分异构体的是____。
(5)互为同系物的是________。
一、天然气的利用 甲烷
存在及用途
组成和分子结构
物理性质
化学性质
氧化反应（可燃性）
与氯气的取代反应
二、烷烃 同系物
课堂总结

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