化石燃料与有机化合物

化石燃料与有机化合物 天然气的利用———甲烷 1.化石燃料 （1）三大化石燃料分别为煤、石油、天然气，从其中可以获得重要有机化工原料。 （2）可燃冰的主要成分为天然气的水合物。 （3）甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。 2．甲烷的组成与结构 化学式 电子式 结构式 球棍模型 空间填充模型 CH4 3．甲烷的空间结构特点 分子结构示意图 结构特点及空间构型 甲烷分子具有正四面体空间结构，碳原子为中心，氢原子为顶点，其中4个C—H的长度和强度相同，夹角相等（109°28′）。 4．甲烷的物理性质 颜色 状态 气味 密度(与空气相比) 水溶性 无色 气体 无味 比空气小 难溶于水 注：有机化合物必须含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物，如CO、CO2、碳酸及其盐等。 二、甲烷的化学性质 1．稳定性 通常状况下，甲烷比较稳定，不与高锰酸钾等强氧化剂反应，也不与强酸、强碱、高锰酸钾等反应。但在特定的条件下，甲烷也会发生某些反应。 2．可燃性 （1）化学方程式为：CH4＋2O2CO2＋2H2O。 （2）实验现象：纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色。 （3）甲烷燃烧产物的检验：将一只干燥的烧杯罩在火焰上方，观察到烧杯壁有水雾产生，将烧杯倒转，加入少量澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊。 3．与氯气反�———取代反应 实验装置 与操作 用排饱和食盐水法收集4/5体积的氯气和1/5体积的甲烷气体，用灯光照射瓶中的混合气体， 实验现象 集气瓶内壁有油状液体出现，瓶中有少量白雾，且瓶内液面上升，饱和食盐水中有固体析出 实验 结论 CH4与Cl2需在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式： CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl(一氯代物)，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl(二氯代物)， CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl(三氯代物)，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl(四氯代物) 产物性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均难溶于水 状态：常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为油状液体 取代反 应概念 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 注：①CH3Cl中3个H和1个Cl仍位于四面体的4个顶点，仍为四面体结构，但不是正四面体结构。 ②CH4分子中的氢原子被氯原子逐步取代，取代产物并非一种，而是四种卤代物的混合物，化学方程式分步书写。 ③一个Cl原子代替一个H原子，替换下来的H原子与Cl原子结合成HCl。即每1 mol H原子被取代，消耗1 mol Cl2分子，同时生成1 mol HCl分子。 ④反应是一种连锁反应，不会停留在某一步，因此产物是5种物质的混合物，其中HCl的数量最多。 三、烷烃和同系物 1．烃和烷烃的概念 （1）烃：仅含C、H两种元素的有机化合物，又叫碳氢化合物。 （2）烷烃：碳原子都以碳碳单键相连，其余价键均与氢原子结合，达到“饱和”的烃。 2．烷烃 （1）分子通式：（n≥1且n为整数），符合此通式的烃一定是烷烃。 （2）习惯命名 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 n>10 直接根据碳原子数称某烷，如C16H34：十六烷，C18H38：十八烷 注：C4H10的命名无支链时：CH3CH2CH2CH3命名为正丁烷，有支链时：命名为异丁烷。 （3）结构特点：烷烃中碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支链，如图所示。 ①单键：碳原子之间以碳碳单键结合成链状； ②饱和：碳原子剩余价键全部与氢原子结合。 （4）通式：CnH2n+2 （4）化学性质(类似甲烷) ①稳定性：通常状态下烷烃性质稳定。 ②可燃性：烷烃都能燃烧，燃烧通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。 ③取代反应：烷烃都能与卤素单质在光照下发生取代反应。写出C2H6与Cl2在光照条件下生成一氯代物的化学方程式：C2H6＋Cl2C2H5Cl＋HCl。 3．同系物 （1）概念：结构相似，分子组成相差1个或若干 ... ...