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1、专题3 有机化合物的获得与应用,第一单元 化石燃料与有机化合物,第一课时 天然气的利用 甲烷,畅所欲言,谈谈自己对甲烷的已有认识,甲烷的存在和物理性质：,色 味的 体，密度比空气，溶于水。,无,气,无,小,难,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 8097)。,已知甲烷的密度在标准状况下是0.717g/L，含碳75%，含氢25%。利用这些数据怎样确定甲烷的分子式？,分子式：,CH4,+1,-4,22.4L/molx0.717g/L=16g/mol,摩尔质量：,1mol该烃中C的物质的量:,1mol该烃中H的物质的量:,CH4,分子式：,
2、解题过程,甲烷的分子组成与结构,球棍摸型,比例模型,甲烷-用途用作燃料以甲烷为主要成分的天然气，用作优质气体燃料，已有悠久的历史。现代化的勘探、采输技术促进了天然气的大规模利用，使之成为世界第三能源。发达国家已大规模铺设天然气输气管网，将天然气用作城市煤气。天然气加压液化所得的液化天然气，热值比航空煤油高15，用于汽车、海上快艇和超音速飞机，不但能提高速度，而且可节省燃料消耗。用作化工原料富含甲烷的干性或湿性天然气中的甲烷组分，是生产一系列化工产品的重要原料。现代的天然气化工，其主要内容就是甲烷的化工利用。甲烷经氯化可制得甲烷氯化物；经热裂解可生产炭黑；经蒸汽转化可制得合成气；经硫化可制得二硫
3、化碳；经硝化可制得硝基烷烃；加氨氧化可制得氢氰酸；直接催化氧化可得甲醛。,【资料查询】,通常情况下，甲烷比较稳定。,结论：甲烷与KMnO4溶液不发生反应，也不与溴水发生反应,把甲烷气体通入酸性KMnO4溶液或者溴水中，观察现象。,与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应,甲烷的稳定性,一分为二看物质，用好甲烷。,有机反应方程式中用“”不用“”,可燃性氧化反应,瓦斯爆炸,在煤矿矿井里要通风，严禁烟火,明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热点燃甲烷前必须验纯,否则会爆炸,注意:,你能设计一个实验验证CH4燃烧的产物是什么吗？,讨论:,甲烷燃烧的热化学方程式 1 mol甲烷完全燃烧生成液态水时可以放出890 kJ的
4、热量，其燃烧的热化学方程式为 _,CH4(g)2O2(g),CO2(g)2H2O(l)H890 kJmol1,在空气中燃烧时火焰呈蓝色的物质除甲烷还有哪些？还有氢气、硫、酒精、一氧化碳等。甲烷燃烧时，若氧气不充分，可能生成哪些产物？除了生成水之外，还可能生成炭黑、CO，其造成的危害主要是炭黑会导致管道堵塞、气流不畅，严重时可能引起爆炸，生成的CO会导致人中毒。,家用燃气灶若原来烧液化石油气（主要成分为C3H8），现要改烧天然气，应如何改造？,增大燃气进气量或减小空气进气量。,用好甲烷,用好甲烷,油耗降了0.2元/公里开上了“油改气”出租车的司机陈师傅算了笔账：一辆出租车一天行驶路程约为500公
5、里，“油改气”后就能节约100元/天，一个月就能省3000元。虽然“油改气”的改装费用是4200元，但顶多一个半月就能“赚回来”。陈师傅又算了笔账：“出租车一般4年一次更换，假设加气的比加油的省0.2元/公里，4年可以节约14.4万元。”这是运营中最大的成本节约。另外，相比用油，气体燃料在发动机中容易和空气均匀混合，燃烧比较完全、干净，不容易产生积碳，抗爆性能好，不会稀释润滑油，发动机汽缸内的零件磨损也能大大减少，从而延长发动机的寿命和润滑油的使用期限，这在一定程度上又减少了车辆的维修费用。,【新闻链接】,出租车油（C8H18）改气,一车可减排二氧化碳7.86吨/年与石油燃料相比，气体燃料在制
6、备过程中能量损失较小，有害排放污染物少，对环境保护更有利。燃气汽车可减少80%颗粒的排放。据有关专家检测，按照燃油汽车每消耗1公升汽油排放2.7公斤二氧化碳的标准计算，经过“油改气”改装之后的汽车，一年可减排二氧化碳7.86吨。如此算来，改装55辆燃气汽车，一年间可减排的二氧化碳就达到432.3吨。按一棵生长30年的冷杉树一年能吸收111公斤二氧化碳来计算，430多吨的二氧化碳需要3895棵冷杉树用30年的时间才能完全吸收，达到“碳中和”。,出租车油（C8H18）改气,【新闻链接】,用好甲烷,用好甲烷,通常发电，需把燃料如瓦斯、汽油、甲烷（CH4）、乙醇（酒精）、氢等经过燃烧加热水使水沸腾，利
7、用水蒸气推动涡轮发电，以这种转换方式大部分的能量通常都转为无用的热能，转换效率通常只有约30%，相当的低。而燃料电池是以特殊催化剂使燃料与氧发生反应，因不需推动涡轮等发电器具，也不需将水加热至水蒸气再经散热变回水，所以能量转换效率高达70%左右，足足比一般发电方法高出了约40%；优点还不只如此，二氧化碳排放量比一般方法低许多，水又是无害的产生物，是一种低污染性的能源。而以燃料电池做为汽车的动力，已被公认是二十一世纪必然的趋势。,甲烷燃料电池,【前景展望】,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。,千年希望 可燃冰,
8、可燃冰的分布,用好可燃冰！,甲烷-用途用作燃料以甲烷为主要成分的天然气，用作优质气体燃料，已有悠久的历史。现代化的勘探、采输技术促进了天然气的大规模利用，使之成为世界第三能源。发达国家已大规模铺设天然气输气管网，将天然气用作城市煤气。天然气加压液化所得的液化天然气，热值比航空煤油高15，用于汽车、海上快艇和超音速飞机，不但能提高速度，而且可节省燃料消耗。用作化工原料富含甲烷的干性或湿性天然气中的甲烷组分，是生产一系列化工产品的重要原料。现代的天然气化工，其主要内容就是甲烷的化工利用。甲烷经氯化可制得甲烷氯化物；经热裂解可生产炭黑；经蒸汽转化可制得合成气；经硫化可制得二硫化碳；经硝化可制得硝基烷
9、烃；加氨氧化可制得氢氰酸；直接催化氧化可得甲醛。,【资料查询】,现象：量筒内黄绿色气体褪去，瓶壁上有油状液体，水面上升。,甲烷的取代反应,(一氯甲烷),一氯甲烷的形成,一氯甲烷:无色气体,甲烷的取代反应,(二氯甲烷),二氯甲烷：难溶于水、比水重的无色液体,二氯甲烷的形成,(三氯甲烷),三氯甲烷又叫氯仿：无色不溶于水、密度比水大的液体，常用作有机溶剂,三氯甲烷的形成,(四氯甲烷),四氯甲烷又叫四氯化碳：无色不溶于水，密度比水大的液体，常用作有机溶剂、灭火剂,四氯甲烷的形成,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,现象：量筒内黄绿色气体褪去，瓶壁上有油状液体，水面
10、上升。,甲烷的取代反应,想一想(1)用1mol甲烷与1mol氯气反应能否制得纯净的一氯甲烷？,想一想(2)取代反应与无机四大基本反应类型的哪一个比较相似？,甲烷-用途用作燃料以甲烷为主要成分的天然气，用作优质气体燃料，已有悠久的历史。现代化的勘探、采输技术促进了天然气的大规模利用，使之成为世界第三能源。发达国家已大规模铺设天然气输气管网，将天然气用作城市煤气。天然气加压液化所得的液化天然气，热值比航空煤油高15，用于汽车、海上快艇和超音速飞机，不但能提高速度，而且可节省燃料消耗。用作化工原料富含甲烷的干性或湿性天然气中的甲烷组分，是生产一系列化工产品的重要原料。现代的天然气化工，其主要内容就是
11、甲烷的化工利用。甲烷经氯化可制得甲烷氯化物；经热裂解可生产炭黑；经蒸汽转化可制得合成气；经硫化可制得二硫化碳；经硝化可制得硝基烷烃；加氨氧化可制得氢氰酸；直接催化氧化可得甲醛。,【资料查询】,学好化学，用好化学物质；造福人类，促进和谐发展。,来自臭水沟的呐喊当耻辱、腐败和污秽裹在我的身上当愤怒、孤独和悲哀充斥我的胸膛我渴望渴望来自天外的阳光在沉沦中发酵在地狱里成长挤出罪恶魔爪呀我也有五彩的梦想朋友啊，不要给我歧视的目光纵然没有花的美艳芬芳只要你恩赐 恩赐一根火柴就好我将用一生把生活照亮甲烷,课后思考：如何通过实验验证甲烷的正四面体结构？查阅相关资料，设计可行的实验方案下节课继续探讨。,沼气综合利用,
