苏教版高中化学必修二3.1.1 天然气的利用 甲烷的结构和性质 课件(共26张PPT)

在甲烷的爆炸极限内（5%--15.4% ）；煤矿内通风良好， 定期的检查甲烷的含量
俗名
甲烷氯化物的比较 分子式
状态
一氯甲烷 —— CH3Cl 气态
二氯甲烷 ——
CH2Cl2 液态
三氯甲烷 氯仿 CHCl3 液态
四氯甲烷 四氯化碳
CCl4 液态
用 途 局部麻醉剂
溶剂
溶剂、防腐剂 溶剂、灭火剂
取代反应与置换反应的比较
可燃冰为什么能燃烧？？
因为它含有甲烷
一、甲烷的结构
二、甲烷的物理性质
三、甲烷的化学性质： 1、点燃，与氧气反应 2、与氯气反应，取代反应
首先，大家由甲烷的化学式CH4，写出它的电子式 那么它的结构式（这种用短线来表示一对共用电子）呢
它是一种无色无味的气体，难溶于水，可以燃烧。
大家都知道甲烷的化学式是CH4 ，那你能否通过设 计实验来证明它的组成中含有碳和氢两种元素？
有机化合物分子里的某些原子（或原子团）被其他 原子（或原子图）代替的反应叫做取代反应。
乙烷的分子式为C2H6 ,大家可不可以写出乙烷与氯气的 取代反应反应的化学方程式呢？
我国的许多煤矿都是瓦斯煤矿,容易发生瓦斯爆炸事 故,造成人员伤亡和财产损失.请你分析,在什么情况 下容易发生矿井瓦斯爆炸?对此应该采取哪些安全 措施?”
根据同学们的实验我们可以得到： CH4+2O2 点燃 CO2+ 2H2O Ca(OH)2+CO2=CaCO3 +H2O
观察实验现象，并以小组为单位进行讨论，得出 一些有关实验的信息
（1）色变浅：说明氯气参与了反应，导致混合气 体的黄绿色变浅；
（2）水上升：说明反应后气体体积的减少而使水 位上升；
取代反应

储量较大，可燃冰将成为最理想
－ “可燃冰”替代能源.
甲烷分子的空间结构
经过大量的科学实验证明，甲 烷分子里的一个碳原子和四个氢 原子并不在同一个平面上，而是 形成了一个正四面体的立体结构， 碳原子位于正四面体的中心，而 四个氢原子分别位于正四间构型：正四面体
在通常情况下，甲烷比较稳定，与 、
、
不发强生酸化学反强应碱。 强氧化剂（如酸性KMnO4 溶液）
KMnO4 实验视频
三、甲烷的化学性质
1、甲烷的氧化反应
甲烷点燃现象： 安静燃烧，淡蓝色火焰。
反应方程式： CH4 + 2O2 点燃 CO2 + 2H2O
注意
点燃甲烷与空气或氧气的混合气体会立即发生
爆炸.因此，点燃甲烷之前必须 验纯!!
结论
1 、说明试管内的混合气体在光照的条件下发生了 化学反应。 2、试管内液面上升，说明随着反应的进行，气体总 体积在减小,但底部还有气体。 3、试管壁上出现液滴，说明反应中生成了新的油状 物质，且不溶于水。
2、甲烷的取代反应
CH4 ＋ Cl2 光照 CH3Cl ＋HCl CH3Cl ＋ Cl2 光照 CH2Cl2 ＋ HCl CH2Cl2 ＋ Cl2 光照 CHCl3 ＋ HCl CHCl3 ＋ Cl2 光照 CCl4 ＋ HCl
一种结构
CH4 4Cl2 CCl4 ＋ 4 HCl
一种结构
链接
2、甲烷的取代反应
CH4 ＋ Cl2 光照 CH3Cl （气） ＋HCl CH3Cl ＋ Cl2 光照 CH2Cl2 （液） ＋ HCl CH2Cl2 ＋ Cl2 光照 CHCl3 （液） ＋ HCl CHCl3 ＋ Cl2 光照 CCl4 （液） ＋ HCl

所以虽然CH4与Cl2体积比为1∶4，Cl2也不会完全反应，
也不能全部转化为CCl4，故液体不能充满烧瓶。
答案：(1)①烧瓶内瓶内
③打开止水夹后烧瓶内形成红色喷
泉
(2)不能充满，Cl2有剩余，且生成的CH3Cl为难
溶于水的气体 (3) CH4+Cl2 CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+Cl2 CHCl3+Cl2 CH3Cl+HCl； CH2Cl2+HCl； CHCl3+HCl； CCl4+HCl
提示：根据取代反应的过程，烷烃中H原子的物质的量
与参与反应的Cl2的物质的量相等，1 mol A中有 10 mol H原子，则应需要10 mol Cl2。
2.结合同系物的概念探究以下问题： (1)分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机物
一定是同系物吗？
提示：不一定。如CH3-CH＝CH2(丙烯)和
被称为是高效、洁净的燃料？
提示：1 mol甲烷完全燃烧生成液态水时可以放出 890 kJ的热量，其燃烧的热化学方程式 为:CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1。
天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧的产物为CO2和H2O，
可以直接参与大气循环。而且与CO或H2相比较，相同条 件下等体积的甲烷燃烧释放的热量较多，所以说天然气 被称为高效、清洁的燃料。
5.等质量的下列烃完全燃烧时，消耗氧气最多的 是( A.CH4 ) B.C2H6 C.C3H8 D.C6H6
应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其 中正确的是( A.①、②、③ C.①和② ) B.只有① D.只有③

火焰呈淡 将烧杯迅速
蓝色
倒转，向烧 杯中注入少
澄清的石 灰水变浑
有CO2生 成
量澄清的石 浊
灰水
实验现象
安静燃烧，淡蓝色火焰，放出大量的热。
反应方程式：CH4 + 2O2 点燃 CO2 + 2H2O
有机反应方程式用“→”不用“ ＝”
注意
点燃甲烷与空气或氧气的混合气体会立即发生 爆炸.因此，点燃甲烷之前必须 验纯!!
甲烷的分子模型
紫球表示碳原子，蓝球表 示氢原子，短棍表示价键
用紫球和蓝球的体积比来大体 上表示碳原子和氢原子的体积比
三 、甲烷的化学性质
在通常情况下，甲烷比较稳定，如与强酸、强碱 一般不发生化学反应。
问题： 能不能与酸性高锰酸钾溶液反应？ 结论： 甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
三、甲烷的化学性质
CH4爆炸极限：5%～15.4%
三、甲烷的化学性质
【观察与思考】：用一只量筒作反应容器，用排饱和食盐 水法在集气瓶中先后充入4/5体积的氯气和1/5体积的甲 烷气体，用灯光照射量筒中的混合气体 。 实验中能观察到什么现象？这些现象说明了什么？
实验视频
问题：完成导学案上“观察与思考”中的表格
实验步骤
4、下列反应属于取代反应的是（D）
A、CH4高温C+2H2 B、2HI+Cl2═2HCl+I2 C、CH4+2O2点燃CO2+2H2O D、CH4+Cl2光CH3Cl+HCl
规律:每有1molH被取代,则有1molCl2参加反 应,同时生成1molHCl(一进一出)
[练习]仿照生成一氯甲烷的化学方程式,尝试 写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程 式。