化學(xué)專題化石燃料與有機(jī)化合物天然氣的利用甲烷

化學(xué)專題化石燃料與有機(jī)化合物天然氣的利用甲烷第1頁/共39頁你知道嗎？1、你了解有哪些化石燃料？它們的組成和成分是怎樣的？2、化石燃料對(duì)我們的生活和生產(chǎn)產(chǎn)生了哪些重要的影響？3、你了解我國(guó)的化石燃料的資源狀況嗎？第2頁/共39頁化石燃料：煤石油天然氣:有機(jī)物和無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，含C(主)，H和O(次)，S、P、N(少)

:組成元素主要為C、H，含少量S、O、N等元素；組成物質(zhì)主要是各種液態(tài)碳?xì)浠衔?主要為甲烷，是最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物第3頁/共39頁我國(guó)的化石燃料資源狀況2003年中國(guó)煤、石油和天然氣的探明可采儲(chǔ)量分別占世界總量的11.6%，2.1%和1.0%，由于產(chǎn)量高達(dá)世界總量的33.5%、4.6%和1.3%，儲(chǔ)采比僅為69，19.1和53.4，大大低于世界平均儲(chǔ)采比192、41和67.1。這其中石油資源短缺尤顯嚴(yán)重。2004年，我國(guó)原油進(jìn)口1.23億噸，同比增長(zhǎng)34.8%，對(duì)外依賴度高達(dá)41.3%，成品油進(jìn)口3788萬噸，同比增長(zhǎng)34.1%。預(yù)計(jì)到2020年，石油對(duì)外依賴度將達(dá)到60%以上。這將嚴(yán)重影響我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展，必須盡快尋求石油替代能源，發(fā)展多元車用燃料，以降低石油的對(duì)外依賴程度，緩解石油供應(yīng)安全。第4頁/共39頁拓展視野：我國(guó)的石油與天然氣資源閱讀教材（1）我國(guó)的石油資源；（2）我國(guó)的原油需求；（3）“西氣東輸”就是將新疆等中西部地區(qū)的天然氣，通過管道東輸?shù)介L(zhǎng)江三角洲，最終到達(dá)上海的一項(xiàng)巨大工程。天然氣是高效、低耗、污染小的清潔能源。它還是一種重要的化工原料。（4）“可燃冰”。第5頁/共39頁第6頁/共39頁化石燃料---石油第7頁/共39頁

可燃冰是天然氣（甲烷等）的水合物，它易燃燒，外形似冰，被稱為“可燃冰”。“可燃冰”儲(chǔ)量較大，可燃冰將成為最理想替代能源。千年的希望——可燃冰第8頁/共39頁可燃冰的分布第9頁/共39頁天然氣的利用甲烷3:24第10頁/共39頁一、天然氣的利用甲烷第11頁/共39頁甲烷俗稱沼氣，是在隔絕空氣情況下，主要由植物殘?bào)w分解而成的。1、天然氣的形成：自然界的存在：天然氣、沼氣、坑氣第12頁/共39頁

已知甲烷的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.717g/L，含碳75%，含氫25%。利用這些數(shù)據(jù)怎樣確定甲烷中碳、氫元素的質(zhì)量比、原子數(shù)比和分子式？2、甲烷的組成和結(jié)構(gòu)：你會(huì)算嗎？第13頁/共39頁寫出甲烷分子的電子式，說明它的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。你會(huì)寫和說明嗎？2、甲烷的組成和結(jié)構(gòu)：第14頁/共39頁C：：：：HHHHCHHH—

———H甲烷的電子式、結(jié)構(gòu)式第15頁/共39頁甲烷的球棍模型和比例模型第16頁/共39頁甲烷的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：正四面體，碳原子位于正四面體的體心，共價(jià)鍵的鍵角為109°28′，4個(gè)共價(jià)鍵是等效的。第17頁/共39頁（1）無色、無味的氣體（2）難溶于水（3）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度：0.717g/L3、甲烷的物理性質(zhì)：第18頁/共39頁

一般情況下，性質(zhì)穩(wěn)定，跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑等不起反應(yīng)。4、甲烷的化學(xué)性質(zhì)：第19頁/共39頁（1）燃燒CH4+2O2==CO2+2H2O點(diǎn)燃CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=－889.6kJ/mol4、甲烷的化學(xué)性質(zhì)：火焰為淡藍(lán)色火焰；點(diǎn)燃甲烷前必須驗(yàn)純，否則會(huì)爆炸。第20頁/共39頁（2）取代反應(yīng)4、化學(xué)性質(zhì)：現(xiàn)象：瓶壁上有

狀

生成。量筒內(nèi)液面

。油

液滴

上升

第21頁/共39頁（2）取代反應(yīng)4、甲烷的化學(xué)性質(zhì)：CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl光照CH2Cl2

＋Cl2CHCl3

＋HCl光照CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl光照CH4

＋Cl2CH3Cl＋HCl光照第22頁/共39頁有機(jī)化合物分子中的某種原子（或原子團(tuán)）被另一種原子（或原子團(tuán)）所取代的反應(yīng)，叫做取代反應(yīng)。（2）取代反應(yīng)4、甲烷的化學(xué)性質(zhì)：第23頁/共39頁取代反應(yīng)與置換反應(yīng)有何區(qū)別？取代反應(yīng)置換反應(yīng)反應(yīng)物或生成物不一定有單質(zhì)。反應(yīng)常逐步進(jìn)行，且多為可逆。反應(yīng)常屬共價(jià)鍵共用電子對(duì)破裂而交換原子（原子團(tuán)），受條件影響大反應(yīng)物或生成物一定有單質(zhì)。反應(yīng)通常是單向進(jìn)行。反應(yīng)常在水溶液中進(jìn)行，屬氧化還原的離子反應(yīng)，遵循金屬或非金屬活動(dòng)順序。（2）取代反應(yīng)4、甲烷的化學(xué)性質(zhì)：第24頁/共39頁交流與討論1、甲烷與氯氣的取代反應(yīng)中有幾種產(chǎn)物？2、哪一種產(chǎn)物最多？3、1mol甲烷能與多少mol氯氣完全反應(yīng)？生成多少molHCl？4、能不能得到純凈的一氯甲烷？第25頁/共39頁

常溫下，一氯甲烷(CH3Cl)是氣體，其它三種是液體，三氯甲烷(CHCl3)和四氯甲烷(CCl4)是工業(yè)上重要的溶劑，四氯甲烷(CCl4)還是一種效率較高的滅火劑，這四種取代物都不溶于水。注意：(1)甲烷與氯氣反應(yīng)可能有五種產(chǎn)物，其中有兩種氣體產(chǎn)物；(3)多數(shù)有機(jī)物都難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。(2)有機(jī)反應(yīng)很復(fù)雜，產(chǎn)物較多；（2）取代反應(yīng)4、甲烷的化學(xué)性質(zhì)：第26頁/共39頁1、制氟利昂CHCl3+HFCHFCl2+HCl2、制甲醇3、制炭黑和氫氣CH4C+2H2高溫（化工原料、化工產(chǎn)品、天然氣、沼氣應(yīng)用）5、甲烷的利用：第27頁/共39頁僅由碳、氫兩種元素組成的化合物，稱為烴。例：C3H8C2H4C2H2C4H10等6、烴的概念：第28頁/共39頁比較以上分子的結(jié)構(gòu)式，分析它們有哪些共同特點(diǎn)？第29頁/共39頁乙烷丙烷丁烷比較以上分子的結(jié)構(gòu)式，分析它們有哪些共同特點(diǎn)？第30頁/共39頁（1）分子通式：CnH2n+2(n≥1)（2）名稱：按分子中碳原子數(shù)目依次稱為：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸烷，碳原子超過10個(gè)的，直接用碳原子數(shù)稱為某烷。（普通命名法）7、烷烴：碳原子都以碳碳單鍵相連成鏈狀，其余的價(jià)鍵均用于與氫原子結(jié)合，達(dá)到“飽和”的一系列化合物。

第31頁/共39頁8、同系物：

結(jié)構(gòu)相似、分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)互相稱為同系物。第32頁/共39頁同位素、同素異形體、

同系物、同分異構(gòu)體的比較概念內(nèi)涵比較對(duì)象實(shí)例同位素同素異形體同系物同分異構(gòu)體質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)或質(zhì)量數(shù)不同的原子原子氕、氚同一元素形成的不同單質(zhì)單質(zhì)O2、O3結(jié)構(gòu)相似，組成上差一個(gè)或n個(gè)CH2化合物C2H6、C4H10相同分子式，不同結(jié)構(gòu)的化合物化合物CH3(CH2)3CH3、C(CH3)4第33頁/共39頁8、下列五組物質(zhì)中___互為同位素，___是同素異形體，___是同分異構(gòu)體，___是同系物，___是同一物質(zhì)。

1、2、白磷、紅磷3、

H

H4、CH3CH3、CH3CHCH3

||

|

H－C－Cl、Cl－C－ClCH3

|

|

Cl

H5、CH3CH(CH3)CH2CH3

C(CH3)412543第34頁/共39頁練習(xí)：1、在光照條件下，將體積相同的CH4、Cl2（常溫常壓）混合，得到的混合物中物質(zhì)的量最多的是

。2、1molCH4與Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完成后，若甲烷的四種取代產(chǎn)物物質(zhì)的量相等，則消耗Cl2的物質(zhì)的量為

mol。

HCl2.5第35頁/共39頁3、如果空氣中混入甲烷的體積達(dá)到總體積的5%～10%這個(gè)范圍，點(diǎn)火時(shí)就會(huì)爆炸。當(dāng)甲烷與氧氣恰好完全反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生最強(qiáng)的爆炸，此時(shí)甲烷所占的體積分?jǐn)?shù)是（）

A.2.5%B.7.5%C.9.5%D.10%4、將CH4加熱到1000℃以上（隔絕空氣），然后通入水蒸氣，則混合氣體中不可能存在的氣體是（）A.COB.H2C.CO2D.O2

DC第36頁/共39頁5、下列不屬于烴的是（）A、C6H6B、C8H10C、C2H4OD、C4H106、完全燃燒一定量的甲烷，其燃燒產(chǎn)物通過濃硫酸，再通過堿石灰，使裝有堿石灰的玻璃管增重8.8g則原來的甲烷在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為（）A、4.48LB、2.24LC、1.12LD、0.56LCA第37頁/共39頁7、下列哪組是同系物（）