第一单元 化石燃料与有机化合物教学设计(第一课时)

专题三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

知识点一： 一，天然气，石油，煤等化石燃料是我们熟悉的物质，是国民经济，国防建设的重要资源。

从化石燃料能够获得许多有机化合物，得到许多重要的有机化工原料。

二，三大化石燃料：

①天然气：主要成分是甲烷（CH4）,它是最简单的有机物；

②石油：A,组成成分主要是碳和氢，同时还含有少量的硫，氧，氮等。

B,化学成分主要是各种液态的碳氢化合物，其中还溶有气态和固态的碳氢化合物。

③煤：A,是有机化合物和无机物所组成的复杂混合物；

B,煤中含量最高的是碳，其次是氢和氧，另外还含有少量的硫，磷，氮等。

三，我国的石油和天然气资源

（1）我们陆地石油储量丰富，为 ---- t。

（2）2002年我国是石油探明储量居世界第 位，2001年石油生产量居世界第 位，是在 之后的亚太地区第 大石油产品需求国。

（3）“西气东输’工程（西起 ，东至 ）于 年 月完工。

（4）我国南海，东海海底已发现天然气的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰“，可燃冰的开采，有助于解决人类面临的能源危机。

可 燃 冰

可燃冰的全球分布：燃冰在自然界分布非常广泛，海底以下0到1500米深的大陆架或北极等地的永久冻土带都可能存在，我国南海、东海等海域发现大量“可燃冰”资源，估算其资源量相当于我国陆地石油天然气资源的一半。可燃冰可满足人类未来1000年需要的新能源

典例1：

1．石油价格的波动直接影响第三世界经济发展。下列关于石油的说法正确的是

A．石油属于可再生矿物能源 C．石油的裂化是物理变化 B．石油主要含有碳、氢两种元素

D．石油分馏的各馏分均是纯净物

知识点二：

一．天然气的利用---甲烷（CH4）

【课前预习】：

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、甲烷分子的电子式和结构式，说明它的分子结构特点。

3、1 mol甲烷在通常情况下完全燃烧放出890 kJ·mol―1热量，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

【新知讲解】：

1、甲烷的分子结构

H H C H 分子式：CH4 ；结构式：

H

； 分子呈正四面体结构，4个C-H键之间的夹角109°28′。

【知识拓展】：正确理解结构式，结构简式，分子式，电子式。

2、甲烷的理化性质和用途

⑴物理性质：天然气和沼气的主要成分都是甲烷，无色无味﹑难溶于水,密度比空气小；

CO2＋2H2O 可作为高效、较洁净的燃料。⑵化学性质：氧化反应: ①燃烧：CH4＋2O2

点燃

催化剂

②催化氧化：CH4＋H2O

△

CO＋3H2

生成的混合气体在催化剂，一定压强一定温度下能合成甲醇。

⑶取代反应：有机化合物分子中的某种原子（或原子团）被另一种原子（或原子团）所取代的反应。

光

光

如甲烷的取代反应： CH4+Cl2

CH3Cl+HCl；

CH3Cl+Cl2

CH2Cl2+HCl；

光

光

CH2Cl2+Cl2

CHCl3+HCl;

CHCl3+Cl2

CCl4+HCl 注：反应生成的三氯甲烷和氟化氢反应，可制氟利昂。

高温

⑷裂解反应:CH4 C+2H2

制炭黑和氢气。

【知识拓展】：

1，

甲烷燃烧额产物可以直接参与大气循环，且与一氧化碳和氢气相比，相同条件下等体积的甲烷燃烧释放的热量较多，所以甲烷常备称为高效，较洁净的燃料。

2，

注意: （1）、点燃甲烷前必须验纯，否则会爆炸。(思考：什么时候甲烷会爆炸最强烈?) CH4爆炸极限：5%~15.4% （2）、有机反应方程式中用“

→

”不用“＝”；

3，

甲烷燃烧产物的判断

燃烧现象

检验产物

方法

甲烷安静燃烧，产生淡蓝色火焰

用干燥的小烧杯罩在火焰上

向烧杯中注入澄清石灰水

澄清石灰水变混浊

有CO2生成

现象

烧杯外面有液滴出现

结论

有水生成

4，

把甲烷气体分别通入酸性KMnO4溶液中，观察现象。

结论：甲烷与KMnO4溶液不发生反应。通常情况下，甲烷比较稳定。与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应。

5，

甲烷的取代反应：甲烷与氯气的混合气体在光照下发生反应，瓶壁上有油状液体生成物附着，瓶中的水溶液呈酸性。

6，

甲烷取代产物的物理性质：

常温下，一氯甲烷(CH3Cl)是气体，其它三种是液体，三氯甲烷(CHCl3)和四氯甲烷(CCl4)是工业上重要的溶剂，四氯甲烷(CCl4)还是一种效率较高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水。

7，

甲烷与氯气反应最多可能有几种产物？

答：五种。最多可能有 CH3Cl ，CH2Cl2 ，CHCl3，CCl4，HCl五种产物。

知识点三：

1，

从石油炼制的产品中可以获得一些列和甲烷结构相似的化合物，如乙烷，丙烷，丁烷等。

2，

这些有机化合物都是碳氢化合物，被称为烃。

3，

在甲烷，乙烷，丙烷，丁烷等分子中，碳原子都是以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”，着一系列的化合物称为烷烃。

4，

烷烃的分子组成通式是CnHn+2. 5，

烷烃的命名：分子中含有1-10个碳原子的烷烃，按分子中碳原子数一次称为甲烷，乙烷，丙烷，丁烷等等，超过十个的直接根据碳原子数称为某烷，如C16H34称为十六烷。

6，

同系物：各种烷烃分子结构相似，在组成上相差1个或若干个“CH2”原子团。这些结构相似，分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团的有计化合物称为同系物

7，

同分异构体：相同分子式，不同结构的有机化合物。如新戊烷和异戊烷。

【知识拓展】：

1，

同位素：具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素。

2，

同素异形体：相同元素，不同形态。如碳元素的同素异形体有金刚石，石墨等。

3，

同系物：结构相似，分子组成上相差1个或n个CH2原子团的化合物。

4，

同分异构体：相同分子式，不同结构简式。

5，

如何区分新某烷，异某烷，正某烷：

6，

烷烃的性质与甲烷相似 1.稳定：通常情况下不与强酸、强碱、强氧化剂反应

2.取代反应（卤代）

3.氧化反应（燃烧）

4.加热分解

烷烃

单键（C－C）

CnHn+2