天然气的利用甲烷学案

天然气的利用甲烷学案

‎ ‎ 天然气的利用 甲烷 班级_______学号_______姓名______________‎ ‎[学习目标]‎ ‎1、认识化石燃料的种类和组成元素，了解甲烷的分子组成和主要化学性质及用途，从化学键变化角度认识取代反应的含义与特点，了解烷烃的概念和含义；‎ ‎2、培养学生的空间想象能力与探索推理能力，通过甲烷分子式的教学，使学生初步学会确定气态烃分子式的计算方法，这是有机化学中的最基本计算之一；‎ ‎3、培养关心科学与社会的关系，渗透环保、能源问题的学习思想。‎ ‎ [课前准备]‎ ‎ 什么是有机物？你熟悉的化石燃料包括哪些？它们的主要成分是什么？‎ 化石燃料 主要成分或组成元素 天然气 石油 煤 ‎[学海导航]‎ 一、天然气的利用、甲烷 ‎（一）天然气的利用 ‎（1）什么是“西气东输”工程，”气”指的是__________，主要成分是________。‎ ‎（2）可燃冰是什么？_______________________‎ ‎（二）甲烷的组成与结构 天然气和__________的主要成分相同，都是甲烷 ‎（1）已知甲烷在标准状况下的密度是0.717g/L，含碳元素质量分数75%，含氢元素质量分数25%。请根据以上数据确定甲烷中的原子个数比和分子式。‎ ‎（2）根据所学知识，能写出甲烷的电子式和结构式吗？并观察右图的结构模型。‎ ‎（三）甲烷的性质 6‎ ‎ ‎ ‎1、物理性质：‎ 常温下，甲烷是_____色_____味_____溶于水，密度比空气______的气体，_______、_______的主要成分都是甲烷。‎ ‎2、化学性质 ‎（1）氧化反应：‎ ‎1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出890.6kJ的热量，试写出热化学方程式：‎ ‎_______________________________________________‎ 甲烷燃烧后的产物可以参与大气循环，相同条件下等体积的甲烷燃烧释放出的热量较氢气一氧化碳多，所以被称为高效、洁净的燃料。‎ ‎ 如何检验甲烷燃烧的产物，方法和现象又如何呢？‎ 燃烧现象 检验产物 在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，同时放出大量热 方法 现象 结论 甲烷燃烧生成水 甲烷燃烧生成二氧化碳 实验内容 现象 结论 用一只集气瓶作反应容器，用排饱和食盐水的方法收集4/5体积的氯气和1/5体积的甲烷气体 ‎（2）取代反应 有机物分子里的某些________或_______被其它_______或_____所代替的反应叫取代反应。‎ 甲烷与氯气发生取代反应，生成一系列甲烷的氯取代物和氯化氢的方程式 ‎____________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________‎ ‎（3）高温分解 CH４在15000℃上高温下能比较完全地分解生成炭黑与氢气。________________________‎ ‎（四）甲烷的用途 ‎1、做优质燃料；‎ 6‎ ‎ ‎ ‎2、重要的化工原料：①制取氟利昂；②制甲醇；③制优质碳黑。‎ ‎（五）烷烃的介绍 按照甲烷的分子结构特点，如果碳原子个数依次增加1个、2个、3个，氢原子个数应该怎么变，找出其中的规律性。‎ 总结变化规律，说明这一类化合物组成和结构特点，用一个共同的式子表示出来。‎ ‎1、烷烃的分子组成通式___________。‎ ‎2、同系物的概念：分子结构________，分子组成上相差________________________的有机化合物互称为___________。‎ ‎[学业测试]‎ 一、选择题 ‎1．下列说法中正确的是 （ ）‎ A．烃是指含有碳、氢元素的有机物 B．燃烧后能产生CO2和H2O的有机物一定是烃 C．天然气、沼气、坑气、煤气的主要成分都是甲烷 D．形成化合物种类最多的元素位于周期表中第二周期第IVA族 ‎2．不同条件下，甲烷可以发生如下反应，其中属于取代反应的是 （ ）‎ A．CH4+H2O→CO+3H2 B．2CH4→C2H2+3H2 ‎ C．2CH4→C+2H2 D．CH4+F2→CH3F+HF ‎3．在光照条件下，将体积相同的甲烷气体和Cl2（常温、常压下）混合，得到的混合物中物质的量最多的是 （ ）‎ A．CH3Cl B．CH2Cl2 C．CHCl3 D．HCl ‎4．下列关于CH2Cl2的叙述不正确的是 （ ）‎ A．有两种不同的结构 B．在常温下可能呈液态 C．不是正四面体 D．属于烃类 ‎5．能证明甲烷的分子结构为正四面体而不是平面正方形的是 （ ）‎ A．一氯甲烷没有同分异构体 B．二氯甲烷没有同分异构体 C．三氯甲烷没有同分异构体 D．四氯甲烷没有同分异构体 ‎6．化学工作者从有机反应RH＋Cl2（气）RCl（液）＋HCl（气）受到启发，提出在农 6‎ ‎ ‎ 药和有机合成工业中可以获得副产品盐酸的设想已成为现实。试指出从上述反应产物中分离得到盐酸的最佳方法是 （ ）‎ A．蒸馏法 B．水洗分液法 C．升华法 D．有机溶剂萃取法 ‎7．瓦斯爆炸是空气中含甲烷5%～15%遇到火源所产生的爆炸。发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中所占的体积应是 （ ）‎ A．15% B．10.5% C．9.5% D．5%‎ ‎8．一定量的甲烷燃烧之后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体重49.6g，当其缓缓通过足量无水氯化钙时，CaCl2固体增重25.2g，原混合气体中CO2的质量为（ ）‎ A．12.5g B．13.2g C．19.7g D．24.4g ‎9．将1molCH4与氯气发生取代反应，待反应完全后，测定四种有机物的物质的量相等，则产生HCl的物质的量是 （ ）‎ A．0.5mol B．2 mol C．2.5 mol D．4mol ‎10．现有H2、CO、CH4的混合气体VL，其体积比为1:1:2。当aL该混合气体完全燃烧时，所需O2的体积为 （ ）‎ A． L B．5VL C．5a L D． L 二、填空题 ‎11．（1）如图，把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有Na2SiO3溶液的水槽里，放在光亮处，片刻后发现试管中气体颜色____________，试管中的液面__________，试管壁上有________出现，水槽中还观察到：___________‎ ‎（2）若将Na2SiO3溶液换为浓氨水，试管中会有什么现象_________________________。‎ ‎12．近年来，有些城市在公交车和出租车中推行用天然气代替汽油作燃料的改革，取得了显著的进展。走上街头你会发现不少公交车和出租车上印有“GNG”标志，代表它们是以天然气作为燃料的汽车。试问：‎ ‎（1）推广这一改革的主要目的是 （ ）‎ A．延长发动机的寿命 B．促进地方经济发展 C．减少大气污染 D．节约能源 ‎（2）天然气是__ __在隔绝空气的条件下，经微生物发酵作用而生成的，因此，天然气中贮藏的化学能最终来自于______________________‎ ‎（3）天然气的主要成分是______________，该主要成分若出现煤矿的坑道内，并达到一定浓度时遇到_________便会立即出现瓦斯爆炸。‎ 6‎ ‎ ‎ ‎（4）天然气的主要成分是一种很好的燃料。已知4g该主要成分完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出222.5kJ的热量，则上述分成的燃烧的热化学方程式是：‎ ‎____________________ __________________________________________‎ ‎13．如图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成。将X气体燃烧，把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题：‎ ‎（1）若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气 体X是____________________。‎ ‎（2）若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气 体X是_____________________。‎ ‎（3）若A、B两个洗气瓶的质量都增加，试推测气体X可 能有多少种组合填入下表，有多少种，写多少种，不必 填满，最少3种。‎ 组合 ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ ‎⑥‎ X ‎14．某有机物气体含碳82.7%，含氢17.3％，在标准状况下它的密度是2.59g/L。求（1）此有机物的相对分子质量为；(2)此有机物的分子式。‎ 参考答案：‎ ‎11．（1）变浅，上升，油状物，有白色沉淀生成。‎ ‎ （2）有白烟生成 6‎ ‎ ‎ ‎12．（1）C ‎ （2）古生物，太阳能 ‎ （3）CH4，明火 ‎ （4）CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ/mol ‎13．（1）H2‎ ‎ （2）CO ‎（3）‎ 组合 ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ ‎⑥‎ X H2、CO H2、CH4‎ H2、CO、CH4 ‎ CO、CH4‎ CH4‎ ‎14．（1）58‎ ‎ （2）C4H10‎ 6‎