TUhjnbcbe - 2024/8/28 16:49:00
甲烷是天然气和沼气的主要成分，也是国家倡导的新型清洁的能源。甲烷作为农村一种新型燃料，已经受到广大农村朋友的喜爱。气体甲烷也是《初中化学》教材里最简单的有机化合物，也是每年中考的重要考点知识。考试的题型多种多样，学生在面对这些考题会出现各种不同形式的失分。教师在讲授这一章节知识时，应该尽量优化教材，科学设计教学内容，力争让学生在考试过程中避免出现失分现象。下面就《中考化学大纲》中涉及到的甲烷气体知识进行深刻解析。1、让我们一起来认识这种神奇的气体甲烷是一种无色无味，密度比空气小，难溶于水的气体，广泛存在于自然界中。甲烷是有机化合物中结构组成最简单的物质，分子中C-H原子采用SP3杂化的方式形成共价键。甲烷分子中的四个C-H共价键的能量、键之间的夹角、键的长度都相同，所以甲烷分子是一个正四面体的空间结构。甲烷分子的结构示意图2、甲烷气体会大量存在自然界的哪里地方呢？甲烷是一种可燃性的气体，大量存在于自然界，是一种重要的燃料和化工原料，广泛应用于生活和生产领域，主要存在以下三种地方。（1）深层煤和石油矿床的上方，以及天然气的矿床里都有大量的甲烷气体。地球诞生至今，经历了几次大规模的地壳运动，每次运动都会将地球上的动植物埋葬在地底下。这些被深埋在泥土中的动植物遗体，经历漫长、复杂的化学变化，最后变成了煤或石油等矿物质。在这些化石矿物层的上方有大量的可燃性气体，其主要成分就是甲烷。如果一些动植物的遗体被埋在深层密闭的泥土里，经过一系列复杂的化学反应，也会直接变成天然气。例如在我国的西北地区的地底下就有大量的天然气，国家为了缓和东南地区能源的短缺，将西北的天然气通过地下管道输送到东南沿海，这就是中国著名的“西气东输”工程。我国西气东输的示意图我国科学家还在祖国的南海海底发现了，这里埋藏着大量可燃烧的“冰”—“可燃冰”。“可燃冰”就是甲烷的水合物，是一种形似冰雪的白色透明晶体，能直接点燃。我国海洋底部蕴藏着大量的宝贵资源-可（2）池塘底部的淤泥里或草地的沼泽里，都有大量的沼气（甲烷又名沼气）。池塘底部有大量的藻类和微生物，这些生物死后就会粘附在池塘底部的淤泥表面。经过其它外力的作用就会埋入淤泥中，随着时间的推移就会慢慢腐烂，最后这会变成其它物质，甲烷是其中的一种。还有草地的杂草在秋天枯萎后，就会附着在淤泥表面，经过风吹雨打水埋入淤泥中，同样也会慢慢腐烂释放出甲烷气体。池塘底部淤泥里冒出的甲烷气体（3）菜窖和下水道里也有大量的沼气。菜窖里有腐烂的菜叶，下水道里有生活剩饭剩菜以及杂草。这些经过腐烂也会产生大量的沼气，遇明火也会发生爆炸。所以一些年久未清理的下水道和有腐烂菜叶的菜窖附近严禁明火，以防沼气发生爆炸。3、甲烷作为新型清洁能源，具有其它传统能源无法比拟的优点(1)产生的热量多：因为甲烷为气态，在燃烧的过程中能够与空气充分接触，反应更加彻底，产生的热量多。其它的液体或固体原料，因与空气接触受到一定的限制，导致燃烧反应不彻底，产生的热量就受到抑制。甲烷燃烧发出明亮的蓝色火焰、产生大量(2)产物为水和二氧化碳无污染：甲烷作为新型清洁能源的一个重要原因就是燃烧后的产物为水和二氧化碳，没有污染。甲烷是由碳氢两种元素组成的最简单的有机化合物，根据化学反应质量守恒定律可知，其燃烧的产物为水和二氧化碳气体，或还有一氧化碳气体。但是甲烷为气体物质，能够与空气充分接触，故燃烧更加剧烈，反应更加彻底，就不会产生一氧化碳气体。然而煤和石油等能源燃烧的时候，会产物大量的一氧化碳和粉尘颗粒，从而造成大气环境污染。(3)甲烷的形成周期短、成本低，不需要牺牲环境为代价。甲烷的形成不需要经过漫长的历史变迁作用，只需要经过短短的几十天的发酵就可以产生大量的甲烷气体。而煤和石油则需要经过几千年甚至几万年漫长时间的变化，才能够形成。农村家里的沼气池，只需要将生活垃圾加入到发酵池里，发酵一段时间就可以产生沼气，不需要砍伐树木破坏环境为代价。沼气池已经走进千家万户4、如何设计实验探索甲烷的组成，这是在中考的重点。如何利用自己学过的化学知识设计一个够探索推测甲烷气体组成的实验呢？对于这个问题，我们可以仿照前面氢气组成的探索实验来进行设计，主要过程如下所示。(1)验纯：甲烷为可燃性气体，在点燃之前一定要先检验甲烷气体的纯度。甲烷的爆炸极限为4%~15%之间，如果甲烷的纯度在其爆炸期限内，遇明火则会发生爆炸危险。(2)探索甲烷组成的实验装置图：甲烷燃烧产物检验的实验装置图具体操作：在甲烷气体的玻璃导管口罩上一个冷、干燥，并且内壁涂有澄清石灰水的烧杯。点燃甲烷气体，仔细观察火焰的颜色，烧杯底部有无水珠出现，内壁是否变浑浊，烧杯壁上是否发烫等现象。(3)探索结论分析：根据化学反应质量守恒定律，可以推测出甲烷的组成元素中一定有碳氢两种。再根据原子种类和数目守恒，可知甲烷中只有碳氢元素，而且原子个数比为1:4，从而可以推测出甲烷的分子结构式。5、农村在利用沼气能源的时候，如何防止甲烷气体带来的危害。(1)远离火源：沼气的产生环境特别广，比如池塘、沼泽、下水道、菜窖等有已腐烂动植物遗体的地方都会产生大量的沼气。不管是在家里利用沼气能源，还是在下水道或菜窖作业时一定要注意远离明火。尤其是不能让小孩在下水道或窨井盖周边玩火，或持有带明火的玩具，否则后果不堪设想下水道中的沼气危害大(2)保持气体的纯度不在爆炸极限内。甲烷是一种特别易燃的气体，点燃时要检验甲烷的纯度，不能够让其浓度在爆炸极限内，否则在点燃的时候很容易发生爆炸。6、小结以上是中考大纲中涉及到的有关甲烷的知识，虽然围绕该知识出题，可以千变万化，但是知识点却是这些。牢牢掌握考点知识，才能从容面对各种考题。希望以上分析对大家有所帮助。