资源简介

(共27张PPT)
天然气的利用 甲烷
第一单元 化石燃料与有机化合物
01
了解甲烷的结构，能运用化学用语进行描述
02
了解烃、烷烃的概念，能对简单的烷烃进行命名
03
能运用结构模型解释甲烷的性质
04
了解同系物的概念并能进行简单的判断
目标导航
情境引入
“西气东输”是我国距离最长、口径最大的输气管道，自新疆轮台县塔里木轮南油气田，向东经过库尔勒、吐鲁番、鄯善、哈密、柳园、酒泉、张掖、武威、兰州、定西、宝鸡、西安、洛阳、信阳、合肥、南京、常州，上海等地区，东西横贯新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、上海9个省区，全长4200千米。
情境引入
“川气东送” 总投资626.76亿元，是我国继西气东输工程后又一项天然气远距离管网输送工程。该工程西起四川达州普光气田，跨越四川、重庆、湖北、江西、安徽、江苏、浙江、上海6省2市，管道总长2170公里，年输送天然气120亿立方米，全部达产后预计为中石化增加销售收入200亿元。
情境引入
油气勘探，是指为了识别勘探区域，探明油气储量而进行的地质调查、地球物理勘探、钻探及相关活动，是油气开采的第一个关键环节。运用的原理包括“地震地层学”、“数值模拟技术”等，采取的方法有“地震勘探”、“重力勘探”等。
油气盆地：生成并储藏石油和天然气的沉积盆地，一般具有持续拗陷和接受巨厚海相或陆相(其中主要是湖相)沉积的特点，并具有油气生成和聚集的有利条件。其规模差异很大，主要由地质构造环境决定。中国陆上的大型油气盆地有大庆、塔里木等，在东海、渤海和南海等边缘海中也有大型油气盆地的分布。此外，也有分布在远离边缘海的海盆地中。
柴达木油气盆地勘探
情境引入
可 燃 冰
利用沼气当燃料，无烟无尘，清洁方便。一些粪便、垃圾、生活污水等都是沼气发酵的好原料。随着这些原料进入沼气池的病菌、寄生虫卵等，在沼气池中密闭发酵而被杀死，从而改善了农村的环境卫生条件，对人畜健康都有好处。
(1)为了充分利用资源，国家大力提倡在农村建设沼气池，将粪便、垃圾、植物秸秆等转化为沼气。沼气的主要成分是什么？
(2)甲烷的密度在标准状况下是0.717 g/L，含碳75%，含氢25%，如何确定它的分子式？
交流讨论
一、甲烷
1．存在
颜色 气味 状态 密度(与空气相比) 水溶性
2．物理性质
必须含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物，如CO、CO2、碳酸及其盐等。
天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分
无色
气体
无味
比空气小
难溶于水
有机化合物
必备知识
搭建甲烷的球棍模型
观察图中碳原子和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
一、甲烷
通常状况下，甲烷比较稳定，不与高锰酸钾等强氧化剂反应，也不与强酸、强碱反应
3．分子结构
4．化学性质
H
H C H
H
在特定的条件下，甲烷也会发生某些反应
必备知识
结构决定性质
一、甲烷
(1) 氧化反应
4．化学性质
观察思考
一、甲烷
(2) 取代反应
H
H C Cl
H
H
H C H
H
+
Cl Cl
光
+
H Cl
(1) 氧化反应
4．化学性质
Cl2
光照
观察思考
Cl2
光照
Cl2
光照
Cl2
光照
一、甲烷
H
H C Cl
H
H
H C H
H
+
Cl Cl
光
+
H Cl
H
Cl C Cl
H
H
Cl C H
H
+
Cl Cl
光
+
H Cl
Cl2
Cl2
Cl2
Cl2
光照
光照
光照
光照
微观探析
一、甲烷
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
光照
CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl
光照
CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl
光照
CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl
光照
Cl2
Cl2
Cl2
Cl2
光照
光照
光照
光照
正四面体
正四面体
四面体
一、甲烷
反应物 反应条件 生成物 反应特点 连锁反应
数量关系
甲烷与氯气反应生成四种有机产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl，其中HCl的产量最多
漫散光照射(不用太阳光直射，以防爆炸)
甲烷与氯气(不能用氯水)
甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行
每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl
思维延伸
能否用甲烷与氯气反应制取纯净的一氯甲烷？
一、甲烷
二、烷烃
1．烃
H
H C
H
H
C H
H
H
H C
H
H
C
H
由碳、氢两种元素组成的有机化合物，称为碳氢化合物，又叫烃
2．烷烃
碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原结合，达到“饱和”的一系列化合物
H
H
H
C H
H
思维延伸
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
n＞10
甲
乙
丙
丁
戊
己
庚
辛
壬
癸
3．烷烃的命名
(1)表示
C6H14
C18H38
碳 原 子 数 (n) 及 表 示
相应汉字数字
正丁烷
(2)碳原子数 n 相同，结构不同时用正、异、新表示
CH3CH2CH2CH3
异丁烷
己烷
十八烷
直链
支链
思维延伸
二、烷烃
4．同系物
结构相似、分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物
H
H C
H
H
C H
H
H
H C
H
H
C
H
H
C H
H
H
H C
H
H
C
H
H
C
H
H
C H
H
通式
C2H6
C3H8
C4H10
C
C
C H
分子结构
分子组成
相差CH2
CnH2n+2
思维延伸
二、烷烃
对比思考
A． CH3—CH=CH2和
B． CH2=CH—CH3和
C． CH2=CH2和
G． CH≡C—CH3 和 CH2=CH—CH=CH2
E． CH3CH3与
D． CH3CH2Cl与
H． CH3CH2CH3与CH3CH2Cl
对比判断，下列各组物质中互为同系物的是( )
A
E
二、烷烃
三、同系物
(6)同系物的相对分子质量一定不相同
(3)同系物具有同一通式，但具有同一通式的有机化合物不一定是同系物
(1)同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)
(2)同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)
(4)同系物在分子组成上一定相差1个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物不一定是同系物
(5)同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物
CH2= CH2
CH2= CH—CH3
CH2= CH—CH2—CH3
CH3—CH= CH—CH3
概念辨析 同系物
素能培养
1．目前已知化合物中数量、品种最多的是碳的化合物，下列关于其原因的叙述中不正确的是（　　）
A．碳原子之间，碳原子与其他原子（如氢原子）之间都可以形成4个共价键
B．碳原子性质活泼，可以与多数非金属元素原子形成共价键
C．碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成双键和三键
D．多个碳原子可以形成长度不同的链及环，且链、环之间又可以相互结合
【解答】碳原子最外层有4个电子，碳原子与碳原子、其他原子（如氢原子）形成4个共价键达到稳定结构，A正确； 碳原子性质不活泼，不容易得失电子，易通过共用电子对形成共价键，B错误；碳原子之间成键方式具有多样性，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成双键、单键，不仅可以形成碳链还可以形成碳环，C、D正确。
B
2．取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是（　　）
素能培养
【解答】Cl2被消耗完，黄绿色消失，生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体，所以试管壁上有油珠产生，A正确；CH4与Cl2反应生成4种有机物和1种无机物，B错误；CH4与Cl2反应有HCl生成，HCl溶于饱和NaCl溶液会促使NaCl晶体析出，C错误；取代产物CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油状液体，而CH3Cl是气体，不溶于饱和NaCl溶液，故液体不会充满试管，D错误。
A．反应过程中试管内黄绿色逐渐消失，试管壁上有油珠产生
B．甲烷和Cl2反应后的产物有4种
C．盛放饱和NaCl溶液的水槽底部不会有晶体析出
D．CH4和Cl2完全反应后液面上升，液体充满试管
A
3．我国深海开采可燃冰技术世界领先。可燃冰的部分结构如图所示（图中忽略了原子的相对大小），其结构可以看作是水分子构建的笼子中锁住了甲烷。有关说法正确的是（　　）
素能培养
【解答】CH4和H2O之间通过范德华力结合，A错误；因为氧元素的电负性比较强，与另一水分子中的氢元素形成氢键，H2O和H2O分子之间存在氢键，B正确；CH4和H2O分子之间存在范德华力，C错误；可燃冰气化时破坏了分子间作用力，D错误。
A．CH4和H2O之间通过共价键结合
B．H2O和H2O分子之间存在氢键
C．CH4和H2O分子之间存在氢键
D．可燃冰气化时破坏了化学键
B
素能培养
4．戊烷常用作有机溶剂，下列叙述中正确的是（　　）
A．C5H12在常温下一定是液体
B．正戊烷分子中五个碳原子排列成一条直线
C．异戊烷进行一氯取代后可生成4种沸点不同的有机产物
D．新戊烷可以由烯烃与氢气加成得到
【解答】物质的状态和所处的温度、压强有关，C5H12在常温下不一定是液体，A错误；烷烃中所有的碳原子呈现锯齿状排列，不是呈现直线状态，B错误；异戊烷中含有4种等效的氢原子，则进行一氯取代后可生成4种沸点不同的有机产物，C正确；新戊烷中的2号碳原子周围的四个化学键是单键，属于饱和化学键，相邻的碳原子上的氢原子不能消去形成碳碳双键，D错误。
C
素能培养
5．利用甲烷与Cl2的反应除了能制备一系列氯代甲烷，还可生产盐酸。某化学学习探究小组成员在实验室中设计如图装置，探究上述反应过程。回答问题：
（1）装置A中制备Cl2的离子方程式为　 　。
（2）装置B的作用是干燥混合气体、　 　、使气体混合均匀等。
（3）装置C中发生反应的有机反应类型是　 　；若某有机生成物中碳的化合价为﹣2，则生成该物质的化学反应方程式是　 　。
观察和控制气体的流速
MnO2+4H++2Cl﹣ === Mn2++Cl2↑+2H2O
取代反应
CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
光照
（5）设相同条件下， ＝a，若CH4的量一定，欲获得最多的HCl，则a值应满足的条件是　 　。
素能培养
（4）装置E用来吸收生成的HCl，该装置可选取　 　。
b d
a≥ 4
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