學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精皰工巧解牛知識?巧學一、天然氣的利用甲烷天然氣的主要成分是甲烷，它是最簡單的有機化合物.1。甲烷的結構CH4是正四面體形，碳原子位于正四面體的體心,與四個氫原子形成四個共價鍵。2。甲烷的物理性質甲烷是一種無色無味的氣體，難溶于水，密度比空氣小。3.甲烷的化學性質甲烷分子結構穩定，通常不與強酸、強堿或強氧化劑反應，不能使溴水和KMnO4溶液褪色.(1)甲烷的氧化-—甲烷的燃燒：與氧氣反應：CH4+2O2CO2+2H2O在火焰的上方罩一個干燥的燒杯，燒杯內壁變模糊證明有水生成；把燒杯翻轉，注入少量澄清石灰水，振蕩，變渾濁證明有二氧化碳生成。知識拓展甲烷是優良的氣體燃料,通常狀況下,1摩爾甲烷完全燃燒生成二氧化碳和水，放出890kJ熱量。因此以甲烷為主要成分的天然氣、沼氣是一種理想的清潔能源。甲烷燃燒時火焰呈淡藍色.(2）取代反應定義：有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反應叫取代反應。甲烷在光照條件下與氯氣發生取代反應，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl的混合物.其反應的化學方程式為:CH4+Cl2CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2CHCl3+HClCHCl3+Cl2CCl4+HCl要點提示①甲烷與氯氣取代反應的四種有機產物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，屬于鹵代烴，它們都不溶于水。其中一氯甲烷在常溫下是氣體,其他三種都是油狀液體。三氯甲烷(俗稱氯仿)曾被用作麻醉劑,三氯甲烷和四氯化碳是重要的工業溶劑。②寫有機反應的化學方程式時，通常用“”而不用“====”。因為有機反應往往比較復雜,常伴有副反應發生。所以通常寫主要反應、主要產物，而表示化學方程式的“====”就失去了它的真實意義,用“"就更能表達有機化學反應的實際情況。因此有機化學方程式用“”而不用“====”。辨析比較取代反應與置換反應類別取代反應置換反應實例CH4+Cl2CH3Cl+HClZn+H2SO4====ZnSO4+H2↑區別定義有機物分子里的原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反應一種單質與一種化合物反應，生成另一種單質或另一種化合物的反應反應物一種化合物和另一種化合物或單質一種單質和一種化合物生成物一般生成兩種化合物另一種化合物和另一種單質反應中電子得失不一定發生電子轉移，因此不一定是氧化還原反應一定發生電子轉移，一定是氧化還原反應反應是否可逆有不少是可逆反應一般是不可逆反應4.甲烷的用途（1)制冷劑CH4+3Cl2CHCl3+3HClCHCl3+HFCHFCl2（氟利昂）+HCl(2)合成甲醇(3）制炭黑CH4C+2H25。烷烴烴：僅由碳和氫兩種元素組成的有機物.其通式可表示為CxHy（y為偶數，且y≤2x+2）。烷烴：分子里碳原子和碳原子都以單鍵結合成鏈狀,碳原子剩余的價鍵全部跟氫原子結合的“飽和”烴.如：乙烷（C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷（C4H10)等。烷烴的通式是CnH2n+2。要點提示有機化學的飽和是指碳原子間都以單鍵相連接，(若C—C連成環狀，稱為環烷烴，通式是CnH2n（n≥3)）.這種結構決定了烷烴只能發生取代反應的性質。二、石油煉制乙烯1。石油的煉制（1)石油的成分石油所含的基本元素是碳和氫,同時還含有少量硫、氧、氮等,主要是由各種烷烴、環烷烴和芳香烴組成的混合物。（2)石油的分餾原理是根據成分的沸點不同進行的分離，由于得到的是一定溫度范圍的產品，因此分餾的產品也是混合物.實驗室的分餾裝置:實驗時要注意的問題：①石油及其分餾產品都易燃燒,實驗中最好用隔火板將酒精燈和錐形瓶隔開,在錐形瓶的口部塞一團疏松的棉花，以防發生火災；②一定要墊石棉網加熱，防止燒瓶炸裂引起火災；③必須在加熱前加入碎瓷片，不加碎瓷片或反應過程中加入都有可能引起暴沸；④燒瓶中的原油量不要超過燒瓶容積的;⑤冷凝管內的冷卻水要從下口入,上口出，這樣會使餾分的冷卻效果最好；⑥汽油、柴油等對橡膠有較強的腐蝕性，實驗中所用的橡膠塞要用錫箔包起來，防止被腐蝕；⑦溫度計的最大量程要不低于300℃,溫度計的水銀球要置于蒸餾燒瓶支管口附近.知識拓展①從礦井開采出來的石油首先要經過脫水、脫鹽，不能直接用于分餾。②石油分餾的原理：由于石油中多種烴的沸點不同，利用蒸餾的原理把它們經過加熱、冷凝過程把它們大致分離開來。隨著烴分子里碳原子數的增多，烴的沸點也相應升高.③石油分餾的目的:將石油進行一定程度的分離，讓它們各盡其用。④石油分餾的產物——餾分仍然是一些混合物。其主要產物有石油氣、汽油、煤油、柴油、重油及瀝青等。⑤通過石油分餾獲得的汽油、煤油、柴油等輕質油的產量比較低，為提高輕質油的產量，特別是汽油的產量,需要對分餾產品進一步加工。⑥石油的分餾屬于物理變化.（3)石油的裂化石油的裂化的目的是為了得到高質量的汽油，分催化裂化和熱裂化兩種.裂化汽油和分餾汽油成分不同，裂化汽油里含有烯烴，可以和溴水反應，不能用它來萃取溴水中的溴。裂解是深度裂化,目的為得到重要的化工原料乙烯.要點提示石油裂化的目的是為了提高輕質油,特別是汽油的產量；裂解的目的主要是為了獲得乙烯等烯烴。常把乙烯的產量作為衡量石油化工發展水平的標志。裂化和裂解都是化學變化，裂解又叫深度裂化。2。乙烯(1)乙烯的分子結構分子式為C2H4，結構簡式CH2==CH2。乙烯是平面型分子，鍵角是120°，而且雙鍵不能轉動。(2）乙烯的化學性質①氧化反應a。與氧氣反應C2H4(g）+3O2（g)2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-1411kJ·mol—12CH2CH2+O22CH3CHO(PdCl2—CuCl2作催化劑)b。與高錳酸鉀溶液反應使高錳酸鉀溶液褪色.②加成反應加成反應——有機物分子里不飽和的碳原子跟其他原子或原子團直接結合生成別的物質的反應叫做加成反應.可使溴的四氯化碳溶液褪色：1，2-二溴乙烷從上述反應可知:乙烯分子雙鍵中的一個鍵易于斷裂，兩個溴原子分別加在兩個價鍵不飽和的碳原子上，生成了二溴乙烷。（此反應可區別甲烷和乙烯）利用其雙鍵的性質，乙烯還可發生下面的反應:如：CH2==CH2+H2CH3—CH3CH2==CH2+Cl2CH2Cl—CH2ClCH2==CH2+HClCH3—CH2ClCH2CH2+H2OCH3—CH2—OH要點提示使高錳酸鉀溶液和溴水褪色是不飽和烴(烯烴、炔烴)的典型化學性質，常用于與烷烴相鑒別。(3）乙烯和甲烷的性質對比CH4CH2==CH2通常情況下,不與強酸、強堿、強氧化劑反應，性質穩定C==C雙鍵中有一個鍵易斷裂,性質較活潑氧化反應：不能使高錳酸鉀溶液褪色能燃燒能使高錳酸鉀溶液褪色能燃燒特征反應：取代反應加成反應、加聚反應3。乙炔(1)乙炔的結構分子式：C2H2結構簡式：CH≡CH(2)化學性質①氧化反應a.可以燃燒2C2H2+5O24CO2+2H2Ob。使高錳酸鉀溶液褪色②加成反應乙炔通入溴的四氯化碳溶液，溴的四氯化碳溶液褪色。1，2—二溴乙烯1，1,2，2-四溴乙烷辨析比較乙烷、乙烯和乙炔的性質和結構乙烷乙烯乙炔分子式C2H6C2H4C2H2電子式結構式H—C≡C—H結構特點C-C（單鍵)，碳原子的化合價達“飽和”C==C(雙鍵)，碳原子的化合價未達“飽和"C≡C（叁鍵)，碳原子的化合價未達“飽和”化學活動性穩定活潑較活潑化學性質取代反應鹵代—-燃燒火焰不明亮火焰明亮，帶黑煙火焰明亮，帶濃黑煙氧化反應KMnO4溶液不褪色KMnO4溶液褪色KMnO4溶液褪色加成反應—溴水褪色溴水褪色聚合反應—能聚合能聚合氧化反應KMnO4溶液不褪色KMnO4溶液褪色KMnO4溶液褪色鑒別KMnO4溶液不褪色或溴的四氯化碳溶液不褪色KMnO4溶液褪色或溴的四氯化碳溶液不褪色KMnO4溶液褪色或溴的四氯化碳溶液不褪色三、煤的綜合利用苯1。煤的利用(1）煤的干餾將煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程，叫做煤的干餾，也叫煤的焦化。煤干餾的主要產品和用途干餾產品主要成分主要用途出爐煤氣焦爐氣氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳氣體燃料、化工原料粗氨水氨、銨鹽氮肥粗苯苯、甲苯、二甲苯炸藥、染料、醫藥、農藥、合成材料煤焦油苯、甲苯、二甲苯炸藥、染料、醫藥、合成材料酚類、萘染料、醫藥、農藥、合成材料瀝青筑路材料、制碳素電極焦炭碳冶金、合成氨造氣、電石、燃料要點提示①煤的干餾發生的條件有兩個:一是隔絕空氣以防止煤燃燒；二是加強熱。②煤的干餾發生了復雜的物理、化學變化。③碳、煤、炭三者是相互聯系的——都含碳元素，又是相互區別的：碳：化學元素C的名稱.煤：遠古時代的植物隔絕空氣或空氣不足的情況下,受地下的高溫、高壓條件而變成黑色的固體礦物，叫煤或煤炭。炭:碳元素單質中的無定形體——木炭、焦炭、炭黑等。(2)煤的氣化和液化①煤的氣化原理：煤的氣化是把煤中的有機物轉化為可燃性氣體的過程。煤氣化的主要化學反應是碳和水蒸氣的反應。煤的具有實用價值的處理辦法主要有：C（s）+H2O（g）CO（g)+H2（g）這是一個吸熱反應，所需熱量一般由同時進行的碳的燃燒反應來提供。C(s）+O2(g)CO2(g)②煤氣化的主要化學反應是碳和水蒸氣的反應。③煤的液化原理煤的液化是將煤轉化成液體燃料的過程。煤的直接液化：把煤與適當的溶劑混合后，在高溫、高壓下(有時還使用催化劑），使煤與氫氣作用生成一種液體燃料，這是把煤直接液化的一種方法。煤的間接液化:先把煤氣轉化成一氧化碳和氫氣，然后再經過催化合成，得到液體燃料。煤的間接液化前景廣闊，如下圖所示.2。苯（1)苯的分子結構要點提示苯的分子結構是平面正六邊形，六個碳和六個氫均在該平面內，凱庫勒式只是一種習慣表示方式，不能代表苯分子的真實結構。（2)苯的化學性質①苯與鹵素的取代反應②苯的硝化反應③苯在空氣中的燃燒(氧化反應)要點提示常用的氧化劑如KMnO4、K2Cr2O7+H2SO4、稀硝酸等都不能使苯氧化，這說明苯環是相當穩定的.苯既具有飽和烴的性質，又具有不飽和烴的性質，而且它進行取代反應比飽和烴要容易,進行加成反應比不飽和烴要困難，苯這種特殊性質叫芳香性，這是由苯環特殊的結構決定的。問題?探究問題1確定分子式的一般方法是什么？探究:第一步:確定實驗式①根據各種元素的質量比:如，甲烷中m（C）∶m（H）=3∶1可知n（C)∶n(H）==1∶4，可知其實驗式為CH4;②根據燃燒產物的量：如1mol乙烷(只含碳和氧兩種元素)燃燒生成CO2和H2O的物質的量之比為1∶1.5，可知乙烷的實驗式為CH3。第二步：計算化合物的相對分子質量①在標準狀況下的氣體，M=22.4ρ;②非標準狀況下的氣體，M=nRT/pV；③根據氣體的相對密度，M=D·Mr（D為相對密度，Mr為氣體的相對分子質量）;④=M1×φ1+m2×φ2+…(M1、M2……各組分氣體的相對分子質量，φ1、φ2……各組分氣體體積分數)；⑤根據定義計算：M=.（m：質量,n：物質的量)第三步:如果實驗式的式量等于其相對分子質量，那么實驗式就是該化合物的分子式。問題2如何鑒別乙烯和乙烷？如何除去氣態烷烴中的乙烯氣體？探究：鑒別乙烯和乙烷（或甲烷)時，化學試劑既可用溴水，又可用高錳酸鉀酸性溶液。此時發生的化學反應是：能使溴水、KMnO4酸性溶液褪色的是乙烯氣體，不能使溴水、KMnO4酸性溶液褪色的氣體是乙烷。除去氣態烷烴中的乙烯氣體可用溴水，但不可用高錳酸鉀酸性溶液和溴的四氯化碳溶液。因為混合氣體通過高錳酸鉀酸性溶液和溴的四氯化碳溶液后，會混入新的雜質氣體。問題3烴類完全燃燒時耗氧量有什么規律？探究：烴完全燃燒時的通式：CxHy+（x+）O2xCO2+H2O①相同條件下等物質的量的烴完全燃燒時，(x+）值越大，耗O2量越多。②質量相同的有機物，其含氫百分率(或值)越大，則耗O2量越多。③1mol有機物每增加一個CH2，耗O2量增加1。5mol.④1mol且含相同碳原子的烷烴、烯烴耗O2量依次減少0.5mol.⑤質量相同的烴CxHy，越大，則生成的CO2越多；若兩種烴的相等,質量相同,則生成的CO2和H2O均相等。典題?熱題例1可以用來鑒別甲烷和乙烯，還可以除去甲烷中乙烯的操作方法是（）A。將混合氣體通過盛有KMnO4酸性溶液的洗氣瓶B。將混合氣體通過盛有適量溴水的洗氣瓶C。將混合氣體通過盛有水的洗氣瓶D。將混合氣體通過盛有澄清石灰水的洗氣瓶解析：酸性KMnO4溶液可用于鑒別甲烷和乙烯，但不能用于除去甲烷中的乙烯，因為酸性KMnO4溶液可將乙烯氧化生成CO2，引入新的雜質.水和澄清石灰水既不能鑒別,也不能除去甲烷中的乙烯。溴水與甲烷不反應，與乙烯可發生加成反應而褪色，既可鑒別甲烷和乙烯,也可以除去甲烷中的乙烯。答案：B深化升華鑒別和提純是不同的概念.鑒別是用一定的物理或化學方法把兩種或兩種以上的已知物質一一區別開。將混合物中的主要成分（或某種指定物質)凈化,而把其他雜質除去，稱為物質的提純，除雜原則：①除去雜質。②保留主要物質。③不引入新的雜質。例2下列分子中，所有原子不在同一平面上的是（）A.乙烯B.乙烷C.甲苯D。苯解析：乙烯分子和苯分子中所有原子共平面，A、D不可選；乙烷的結構簡式為CH3—CH3,可看作是甲烷分子中的一個氫原子被甲基取代,甲基上的3個氫原子不可能都在同一平面上,所以乙烷分子中不可能所有原子共面；甲苯可看作甲基（—CH3）取代了苯環上的一個氫原子，甲基上的3個氫原子不可能都在同一平面上，所以甲苯中所有原子不會共面，最多有13個原子共面。答案：BC深化升華討論有機物的分子結構,要有空間想象能力，要以CH4、CH2==CH2、HC≡CH、為基準，通過拼湊、替換、形成題設的有機物結構,就能正確分析分子中各原子的共線、共面問題，有機分子中，只要含有-CH3，則該分子中所有原子一定不共面.例3把mmolC2H4和nmolH2混合于密閉容器中，在適當的條件下生成了pmolC2H6，若將所得的混合氣體完全燃燒生成CO2和H2O，則需O2（)A。3.5pmolB.(3m+）molC。（3m+n)molD。（3m+-3p）mol解析：（守恒法）混合氣體中共含2mmol碳原子，(4m+2n)mol氫原子，則完全燃燒生成CO2和H2O,共需O2(2m+）mol=(3m+）mol。方法歸納搞清楚反應的實質，利用守恒法。C2H4與H2反應生成C2H6，無論是誰過量,最終所有的碳元素都轉化為CO2,所有的氫元素都轉化為H2O,都是來自反應物中的C2H4和H2。例4下列說法錯誤的是()A。石油中含有C5—C11的烷烴,可以通過石油的分餾得到汽油B。含C18以上的烷烴的重油經過催化裂化可以得到汽油C.煤是由有機物和無機物組成的復雜的混合物D.煤中含有苯和甲苯,可以用先干餾后分餾的方法把它們分離出來解析:煤經過干餾的復雜的物理、化學變化后得到煤焦油等物質，而煤焦油里含有多種芳香族化合物的復雜的混合物,在170℃以下蒸餾出的餾出物主要含有甲苯、苯、二甲苯和其他苯的同系物，所以并不是煤中含有苯和甲苯。答案：D深化升華準確把握石油和煤的有關知識.石油的化學成分主要是各種液態的碳氫化合物,其中還溶有氣態和固態的碳氫化合物。煤是由有機物和無機物組成的復雜的混合物，除含有C、H元素外，還含有N、S、O等元素。例5有人設計如下圖所示實驗以確認混合氣體中有C2H4和SO2.所需試劑有()A。品紅溶液B.NaOH溶液C。濃H2SO4D。高錳酸鉀酸性溶液試完成下列問題：（1）圖中①②③④裝置可盛放的試劑是①___________，②___________,③____