天然气的利用 甲烷

天然气的利用 甲烷

甲烷的存在：甲烷在自然界中的存在：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﹪),可燃冰等。

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，说明它的分子结构特点。 3、甲烷完全燃烧的生成物是什么？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

分子式的确定： 摩尔质量(相对分子质量)

分子式 分子中各原子的物质的量之比(各组成原子个数的最简比)

一、甲烷的分子结构

1.分子式： CH4 电子式： HH C H H

结构式：H

H C H H

拓展视野

2.甲烷分子呈正四面体结构 键角： 109°28′ (立体)

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。

二、甲烷的物理性质：

无 色 无 味的 气体，密度比空气 小 ， 难 溶于水。 收集向下排气法

收集排水法

三、甲烷的化学性质：通常情况下，甲烷的结构比较稳 定，不易与其它物质反应。与强酸、强碱、强氧化剂如高锰酸钾、溴 水等都不起反应。

注意：有机反应方程式 中用“→”不用“=”

淡蓝色火焰

1、氧化反 应(可燃性) CH4+2O2注意:

CO2+2H2O 用“→”不用“ =” .(思考:什么 点燃甲烷前必须验纯,否则会爆炸时候甲烷会爆炸最强烈?)

点燃

CH4爆炸极限：5%~15.4%

瓦斯爆炸 因此在煤矿矿井里要采取通风， 严禁烟火等安全措施。

动动脑:你能设计一个实验验证CH4燃烧的 产物是什么吗？ 用一只冷而且干燥的烧杯罩在火焰 上方，烧杯内壁有水珠出现，证明有水 生成。把烧杯迅速倒转过来，立即向杯 内注入少量澄清石灰水震荡，石灰水变 混浊，证明有二氧化碳生成。

2、取代反应 注意：装置要放在光亮的地方. 现象： ⑴ 试管内水面上升⑵ 试管内Cl2的黄绿色逐渐 消失 ⑶ 试管内壁出现油状液滴

有机物分子里的某些原子或原子团被其 他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应

2、甲烷的取代反应一氯甲烷的形成 H

+ Cl—Cl

光

H

C H

Cl + H Cl (一氯甲烷)CH3Cl 气态 (g)

分子式 状态 (S T P)

二氯甲烷的形成 H Cl C H H H

+ Cl—Cl

光

Cl

C H

Cl + H (二氯甲烷)

Cl

分子式 状态 (S T P)

CH2Cl2液态 (l)

三氯甲烷的形成

ClH C Cl H + Cl—Cl光

Cl

H

C Cl

Cl + H Cl (三氯甲烷)氯仿 CHCl3液态 (l)

俗称 分子式 状态 (S T P)

四氯甲烷的形成 Cl Cl C Cl H Cl

+ Cl—Cl

光

Cl

C

Cl + H

Cl

( 四氯甲烷 ) Cl别名分子式 状态 (S T P)

四氯

化碳 CCl4液态 (l)

CH4+Cl2

CH3Cl+HCl 光照 CH2Cl2+HCl CH3Cl+Cl2 光照 光照

光照

CH2Cl2+Cl2CHCl3+Cl2

CHCl3+HClCCl4+HCl

产物为混合物

问题：

甲烷与氯气反应的产物有几种？

甲烷与氯气反应，共得到5种产物，其 中一氯甲烷和氯化氢是气态，二氯甲烷、 三氯甲烷、和四氯甲烷为液态。而氯化氢 易溶于水，其余难溶于水。 注意： ①反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应) ②反应物质：纯卤素单质；如甲烷与氯水、溴水 不反应，与Cl2、溴蒸气光照条件下发生取代反 应。 ③甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲 烷的卤代物并非一种，而是几种卤代物的混合物。

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