甲烷与烷烃,取代反应

甲烷与烷烃

一、有机物简介

1.有机化合物：含碳的化合物。包括碳氢化合物及其衍生物等，但碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳的金属化合物等要看作无机物， 所以CO 、CO 2、H 2CO 3、CaCO 3、NaHCO 3、NaCN 、KSCN 、SiC 、CaC 2……等都属于无机物。

2.从无机物到有机物的转化：1828年，德国科学家维勒在实验室首先用硫酸氨和氰酸钾合成了尿

素，反应为：2KOCN+(NH 4)2SO 4??→?加热

2CO(NH 2)2+K 2SO 4（了解内容），首次实现了由无机物

人工合成有机物，打破了有机物不能人工合成的生命理论，具有划时代的意义。

3.有机物分子结构的两条重要规则：

（1）碳原子有4个单电子，可以跟其它原子形成4个共价键；

（2）碳原子与其他原子之间可以形成单键、双键或叁键，我们将全是连接单键的碳原子称为饱和碳原子。

二、甲烷

1.烃：仅由碳和氢元素组成的化合物，也叫碳氢化合物。最简单的烃是甲烷。

2.甲烷是最简单的有机物，它是天然气、沼气、瓦斯、可燃冰的主要成份。甲烷的化学式是CH 4。

3.甲烷的结构：

（1）结构式：

（2）电子式：

（3）空间结构：

以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体，键角为109°28′。

思考：甲烷的二氯代物有___________种。

（4）球棍模型：

（5）比例模型：

4.甲烷的性质：

（1）甲烷的物理性质：无色、无味、可燃和无毒的气体，极难溶于水，密度比空气轻。

（2

a.甲烷的可燃性：CH 4+2O 2??→

?点燃

CO 2+2H 2O 。 b.高温分解：隔绝空气加热到1000℃以上会分解生成炭黑和氢气，反应为：CH 4??→?高温C+2H 2。

c.取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。

甲烷与氯气的取代反应：

现象：试管中液面上升；气体黄绿色变浅；试管内壁有油状液滴生成。 饱和食盐水的作用：减小氯气的溶解，溶解生成的氯化氢，方便观察反应中气体体积的变化。

一氯取代：CH 4+Cl 2??→

?光照

CH 3Cl +HCl 一氯甲烷，是气体。 二氯取代：CH 4+2Cl 2??→

?光照CH 2Cl 2+2HCl 二氯甲烷，是液体。 三氯取代：CH 4+3Cl 2??→

?光照CHCl 3+3HCl 三氯甲烷又叫氯仿，是液体。 四氯取代：CH 4+4Cl 2??→

?光照CCl 4 +4HCl 四氯甲烷又叫四氯化碳，是液体。 注意：

（1）各步取代反应同时进行，与CH 4和Cl 2的量无关，产物是混合物。

（2）暗处不发生反应，光照下才能反应，若日光直射，会发生爆炸。

（3）卤素的水溶液（如氯水、溴水）不取代，只有纯的卤素单质气体才可以发生取代反应。

（1）甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分，可作燃料。

（2）甲烷是重要的化工原料，可制卤代烃、炭黑等。

三、烷烃

1.烷烃定义：所有碳原子均以单键结合成的链状烃，这种烃称为烷烃。烷烃是饱和链烃。

2.写出甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的结构式：

规律：若烷烃的通式为C n H y (n≥1)，则y =2n+2。

在一个C n H 2n+2分子中，有（2n+2）个C-H 键，（n-1）个C-C 单键，一共有（3n+1）个共价键。

3.同系物：结构相似，分子式上相差n 个CH 2的化合物互称同系物。

4.结构式和结构简式的区别：结构简式是结构式的简写，可将有机物分子结构式中的C-C 单键、C-H 键、C-OH 键等省略不写的一种简式。如丙烷的结构简式为CH 3CH 2CH 3。 注意：结构简式中C-H 键必须省写，其他单键可写可不写，但不能让人产生误解。

5.同分异构体：分子式相同，而结构不同的化合物叫做同分异构体。

6.烷烃的命名：

（1）普通命名法：

a.通常把烷烃泛称“某烷”，“某”是指烷烃中碳原子的数目。由1到10分别用______________ ________________________表示，自11起直接用汉语数字表示。如CH 4叫甲烷，CH 3CH 3叫乙烷，C 15H 32叫十五烷。

b.为了区别异构体，用“正”、“异”和“新”来表示。

例：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3 正戊烷（“正”表示主链上没有支链）

异戊烷（“异”表示主链上只有一个甲基支链）

新戊烷（“新”表示主链上有两个甲基支链）

普通命名法简单方便，但只能使用于结构比较简单的烷烃。对于结构比较复杂的烷烃必须用系统命名法。

（2）系统命名法：对于烷烃的系统命名可按照下列步骤进行：

a.选主链，称“某烷”：选定分子里最长碳链为主链，并按主链上碳原子的数目称为“某烷”。主链碳原子数在1~10之间用“甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸”命名，自11起直接用汉语数字表示。

b.给主链碳原子编号，编号要符合“最近”、“最简”、“最小”原则：

“最近”原则：从距支链最近的主链的一端碳原子开始编号；

“最简”：如果支链距主链的两端碳原子距离相同，则从距简单支链最近的主链的一端碳原子开始编号；

“最小”原则：如果支链距主链的两端碳原子距离相同，且支链上的烷基也相同，则编号后要满足取代基位号之和最小；

注意：“最近”、“最简”、“最小”原则的优先级别依次下降。

c.命名格式为“取代基位号—取代基某烷”，不同的取代基按从小到大依次写出，相同的取代基要合并写。

注意：烷烃命名时，取代基位号和取代基之间用短线相隔，位号之间用逗号相隔。即阿拉伯数字和汉字之间用短线相隔，阿拉伯数字彼此之间用逗号相隔，汉字与汉字之间不用短线相隔。

例：命名为3-甲基己烷。

例：命名为3，3-二甲基-4-乙基己烷。

例：命名为2，2，5—三甲基己烷。

7.烷基：烃分子失去1个H原子后所剩余的部分叫做烃基。烷烃失去1个氢原子后所剩余的部分叫做烷基。烷基用R－表示，其中“－”表示半键，即一个不成对的单电子。烷基由于结构中含有不成对的单电子，很容易和其他基团反应，形成共价键，所以烷基性质活泼、不稳定、不能独立存在。注意：烷基不是带电的离子。

8.烷烃C n H2n+2同系物的递变规律：

（1）随着碳原子数的递增，分子间作用力变大，烷烃的熔沸点逐渐______。

注意：相同碳原子数的烷烃，支链越多，分子间距离大，分子间作用力小，烷烃的熔沸点越______。（2）随着碳原子数的递增，烷烃的密度逐渐______。

烷烃的物态与碳原子数的关系：1≤n≤4是_______态，5≤n≤16是_______态，17≤n是_______态。（3）烷烃化学性质：与甲烷相似，即易取代，可燃烧，不和强酸强碱反应等，化学性质比较稳定。

例1.（甲烷及烷烃的性质）

1.1.下列说法正确的个数有（A）

①常温下，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中气态物质有三种

②甲烷的二氯代物只有一种可证明甲烷是正四面体的空间结构，不是平面结构

③在光照下，CH4与足量Cl2充分反应，得到产物的物质的量最多的是CCl4

④、、三种物质中沸点最高的是

⑤标准状况下，的戊烷所含的分子数为

⑥取代反应和置换反应的反应物中一定有单质参加

A.1个

B.2个

C.3个

D.4个

1.2.下列物质的沸点按由高到低的顺序排列正确的是（A）

A. B. C. D.

例2.（烷烃的命名）

2.1.(CH3CH2)2CHCH3的正确命名是（D）

A. 2－乙基丁烷

B.3－乙基丁烷

C.2－甲基戊烷

D.3－甲基戊烷

2.2.按系统命名法命名有机物：的名称是_____________________。解：3，3，三甲基乙基庚烷

2.3.下列有机物命名中，正确的是（ D）

A.2，二甲基丁烷

B.2，3，三甲基丁烷

C.乙基戊烷

D.2，二甲基戊烷

例3.（同分异构体的书写）

例4.（烷烃相关的计算）

4.1.等质量的下列四种气态烷烃，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是（A）

A.CH4

B.C2H6

C.C3H8

D.C4H10

4.2.在烷烃分子的基团：—CH3、—CH2—、、中的碳原子分别称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3、n4表示。

（1）分子中n1=_______、n2=_______、n3=_______、n4=_______。（2）若烷烃分子中氢原子数为A，A与n1、n2、n3、n4的关系是：A=________________。（3）某烷烃分子中，n2=3，n3=2，n4=2，则n1=________________。

解：（1）n1=4、n2=1、n3=2、n4=0。

（2）3n1+2n2+n3或2(n1+n2+n3+n4)+2

（3）n3+2n4+2，8

甲烷化操作规程

甲烷化岗位作业指导书 拟稿: 审核: 批准:

公布日期: 目录 一、岗位任务 (2) 二、工艺指标 (2) 三、工艺原理及流程 (2) 四、主要设备 (3) 五、正常开车步骤 (4) 六、正常停车步骤 (5) 七、紧急停车步骤 (5) 八、异常现象及处理方法 (5)

九、安全注意事项 (6)

、本岗位任务 甲烷化岗位的主要任务：在适当的压力、温度、催化剂的作用下把甲醇后 的CO和CO2与H2合成为CH4和战0,并把出0分离下来，把CO+CO2含量控制在25ppm 以下，送往合成岗位。 二、工艺指标 （一）新鲜气温度30- 40C （二）催化剂热点温度250C 士5 C （三）甲烷化塔一入温度W 130C （四）塔壁温度w 150C （五）甲烷化塔二入温度250C —270 C o （六）甲烷化塔二出温度w 190C （七）出系统CO+C2C含量W 25PPM 三、工艺原理及流程 （一）工艺原理： 本工段主要作用是脱除工艺气中的CO和C02。在催化剂的作用下使少量 CO、CO2加氢生成CH4和出0,把工艺气中的CO和CO2的含量脱除到25PPM 以下。由于该反应是放热反应，本工段充分利用其反应热以加热合成塔入口气体。甲烷化催化剂是以镍为活性组分，以稳定活性氧化铝为载体。 反应原理：CO+3H2= CH4+H2O+206.24kJ/mol CO2+4H2= CH4+2H2O+165.4kJ/mol （二）流程： 1、工艺介质主流程： 从压缩机六段来的氢氮气进油分离器，油水分离后气体进入预热器与合成 塔出口气体进行热量交换，加热后经合成塔环隙进塔底换热器与出口气体进一

甲烷化工艺设计

合肥学院 Hefei University 化工工艺课程设计 设计题目：甲烷化工艺设计 系别：化学与材料工程系 专业：化学工程与工艺 学号： 姓名： 指导教师： 2016年6月

目录 设计任务书 (1) 第一章方案简介 (3) 1.1甲烷化反应平衡 (3) 1.2甲烷化催化剂 (3) 1.3反应机理和速率 (4) 1.4甲烷化工艺流程的选择 (6) 第二章工艺计算 (7) 2.1 求绝热升温 (7) 2.2 求甲烷化炉出口温度 (7) 2.3 反应速率常数 (7) 2.4 求反应器体积 (8) 2.5 换热器换热面积 (9) 第三章设备计算 (9) 3.1 甲烷化反应器结构设计 (11) 3.2 计算筒体和封头壁厚 (11) 3.3 反应器零部件的选择 (12) 3.4 物料进出口接管 (13) 3.5 手孔及人孔的设计 (15) 设计心得 (16) 参考文献及附图 (17)

设计任务书 1.1设计题目：甲烷化工艺设计 1.2设计条件及任务 1.2.1进气量：24000Nm3/h 1.2.3出口气体成分“CO≤5ppm,CO2≤5ppm” 1.3设计内容 变换工段在合成氨生产起的作用既是气体的净化工序，又是原料气的再制造工序，经过变换工段后的气体中的CO含量大幅度下降，符合进入甲烷化或者铜洗工段气质要求。 1.3.1选定流程 1.3.2确定甲烷化炉的工艺操作条件 1.3.3确定甲烷化炉的催化剂床体积、塔径及床层高度 1.3.4绘图：（1）工艺流程图；（2）甲烷化炉的工艺条件图 1.4设计说明书概要 1.4.1目录：设计任务书，概述，热力计算，结构设计与说明，设计总结，附录，致谢，参考文献，附工艺流程图及主体设备图一张（要求工艺流程图出A2以上的图，要求主体设备用AutoCAD出A2以上的图） 1.4.2概述 1.4.3热力计算（包括选择结构，传热计算，压力核算等） 1.4.4结构设计与说明 1.4.5设计总结 1.4.6附录

甲烷取代反应的改进

在1~5号试管中分别加入唾液1mL,然后进行37恒温水浴。 !反应过程中,每隔1min从3号试管中取1滴反应液,滴在比色板上,加1滴碘液显色,待呈橙黄色时立即取出5支试管,加碘液显色并比色,记录实验现象,见表2。 表2 处理 试管编号 12345 pH 5.0 6.2 6.87.48.0 颜色+++橙黄色+++ *?+#表示蓝色程度。 实验过程中可能会出现一些具体问题,如反应速度过快。教师可组织学生交流,找出解决问题的办法,真正做到让学生在?做中学,学中做#,让他们成为探究的主人。 通过学生亲自探索及教师的引导、点拨,并根据上面两组实验的实验现象,学生总结出酸碱度对酶的活性有影响:即酶的最适pH值一般都接近中性,pH值偏高或偏低,酶的活性都降低。在此基础上设置练习巩固知识。如:人体中只有肝脏中含有过氧化氢酶吗?食糜进入小肠中胃蛋白酶还能发挥活性吗?通过本节课的学习,科学探究的一般过程是怎样的?4 教学反思 ?笔者从近年高考实验命题的角度出发,把%酸碱度对酶活性的影响&这个教材中并没有编排实验的知识点设计成探索式实验教学的模式,让学生设计实验并综合运用有关化学知识(pH值)和实验方法(如比色法)来完成实验设计,这样的教学设计培养了学生的知识迁移能力和综合运用能力。 ?高考解答实验设计这类题目不仅要求学生设计的方法、步骤科学合理,还要求语言表达准确、精练。本节课学生在实验过程中充分体现了新课程改革中的三维目标要求。学生在探究的过程中,充分地讨论与交流不仅可以提高文字表达能力,还能提高严密的逻辑思维能力和精确的分析推理能力。另外,这种开放式的课堂教学能让学生在轻松的氛围中掌握知识、培养能力。这在笔者课后回访学生时得到学生的一致认同。 本节课的教学设计对学生解答实验设计这类题目起到一个示范作用。通过本节课的教学,可让学生明白高考中的实验设计题型并非总令人望而生畏,让学生从实践中领悟实验设计题的解题思路。 (收稿日期:2007 03 31) 实验方法与实验设计 甲烷取代反应的改进 ( 刘仁杰 河北省新乐市第一中学 050700 凡高中学习到有机化学,就要学习甲烷。那么验证甲烷主要化学性质的一个非常重要的实验)))甲烷和氯气的取代反应实验显然就摆在了我们的面前。在这个实验中,反应条件是光照,课本中说的是放在光亮且日光直射不到的地方(谨防爆炸)。对于光亮度,教师一般很难掌控好,一旦爆炸就会危及师生的人身安全,而且亮度还会受到阴、晴、冷、暖的气候影响,所以有必要对反应条件进行改进。有关教参中提出用高压汞灯做为光源,远距离照射,虽能进行反应,但需要预热,且装置庞大,移动不方便也不安全,这对于寸时寸金的课堂,实非绝佳之选。针对这种情况,作者对光源进行了改进,而且对反应装置也进行了改进,使实验4min即可完成,而且现象明显,收到了非常好的效果。 1 对光源的改进 ?采用20W~30W的高性能电子节能灯做光 %教学仪器与实验&第23卷2007年第6期?15 ?

甲烷化技术

甲烷化技术 ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ 甲烷化技术是煤制天然气的关键环节，一氧化碳和氢气在一定温度、压力和催化剂下合成甲烷的反应叫甲烷化反应。 煤制天然气的原理就是合成气的甲烷化反应，其化学方程式如下： 一氧化碳和氢反应： CO +3H2 =CH4 +H2O △H= -206.2kJ/mol 反应生成的水与一氧化碳发生作用 CO +H2O =CO2 +H2 △H= -38.4kJ/mol 二氧化碳与氢作用： CO2 +4H2 =CH4 +2H2O △H =-165.0kJ/mol 以上反应体系为强放热、快速率的自平衡反应，温度升高到一定程度后反应速率快速下降且向相反方向（左）进行。另外甲烷化的过程属于体积缩小的反应，增加反应压力，一方面有利于提高反应速率，另一方面有助于推动反应向甲烷合成向进行，增加压力可以在很大程度上减小装置体积，提高装置产能。 甲烷化反应为强放热反应，每转化1%的CO，体系绝热升温约72℃，因此煤制天然气工艺要解决一氧化碳转化率和反应热的转移问题。 该过程中发生的副反应： 一氧化碳的分解反应： 2CO =CO2 +C △H= -173.3kJ/mol 沉积碳的加氢反应 C +2H2 =CH4 △H = -84.3kJ/mol 该反应在甲烷合成温度下，达到平衡是很慢的。当有碳的沉积产生时催化剂失活。 反应器出口气体混合物的热力学平衡，决定于原料气的组成、压力和温度。目前，甲

烷化技术已经用在大规模的合成气制天然气上，最大的问题是催化剂的耐温和强放热反应器的设计制作上。 甲烷化工艺有两步法和一步法两种类型。 两步法甲烷化工艺是指煤气化得到的合成气，经气体变换单元提高H2/CO比后，再进入甲烷化单元的工艺技术。由于两步法甲烷化工艺技术成熟，甲烷转化率高，技术复杂度略低，已实现工业化运行。一步法甲烷化工艺是指将气体变换单元和甲烷化单元合并在一起同时进行的工艺技术，也叫直接合成天然气技术。 托普索甲烷化技术 ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ TREMP?技术的操作经验可以追溯到20世纪70年代后期，托普索进行了大量的中试验证，保证了该技术能够进行大规模应用。 托普索循环节能甲烷化工艺与鲁奇公司甲烷化技术和Davy公司甲烷化技术有所不同，

甲烷化操作规程

甲烷化操作规程 甲烷化岗位作业指导书 拟稿: 审核: 批准: 公布日期: 目录 一、岗位任务 (2) 二、工艺指标 (2) 三、工艺原理及流程 (2) 四、主要设备 (3) 五、正常开车步骤 (4) 六、正常停车步骤 (5) 七、紧急停车步骤 (5) 八、异常现象及处理方法 (5) 九、安全注意事项 (6) 一、本岗位任务 甲烷化岗位的主要任务:在适当的压力、温度、催化剂的作用下把甲醇后的CO和CO2与H2合成为CH4和H2O,并把H2O分离下来,把CO+CO2含量控制在25ppm以下,送往合成岗位。

二、工艺指标 (一)新鲜气温度30-40℃ (二)催化剂热点温度250℃± 5 ℃ (三)甲烷化塔一入温度≤130℃ (四)塔壁温度≤150℃ (五)甲烷化塔二入温度250℃-270℃。 (六)甲烷化塔二出温度≤190℃ (七)出系统CO+CO2含量≤25PPM 三、工艺原理及流程 (一)工艺原理: 本工段主要作用是脱除工艺气的CO和CO2。在催化剂的作用下使少量CO、CO2加氢生成CH4和H2O,把工艺气的CO和CO2的含量脱除到25PPM 以下。由于该反应是放热反应,本工段充分利用其反应热以加热合成塔入口气体。甲烷化催化剂是以镍为活性组分,以稳定活性氧化铝为载体。 反应原理:CO+3H2= CH4+H2O +206.24kJ/mol CO2+4H2= CH4+2H2O +165.4kJ/mol (二)流程: 1、工艺介质主流程:

从压缩机六段来的氢氮气进油分离器,油水分离后气体进入预热器与合成塔出口气体进行热量交换,加热后经合成塔环隙进塔底换热器与出口气体进一 步换热,然后出合成塔进加热器,经蒸汽加热后再经合成塔心管到内件顶部进触媒层进行反应。出口气体经塔底换热器换热后进预热器管内继续换热,然后进水冷排冷却,再进水分离器分离水后送合成。 注:(1)入工段阀门处增设旁路,主要目的是开停车时使用老系统的精练气。 (2)系统入口阀门前接循环机来气管线;增设放空管线。 (3)去合成阀门前增设去甲醇管线,为甲醇开车使用。 (4)去合成阀门前接去循环机管线,增设放空。 2、蒸汽流程: 过热蒸汽总管来蒸汽经调节阀进甲烷化加热器上部,对工艺气起加热后回蒸汽管网。 3、水流程: 循环水来自氨合成凉水塔,经冷排后,通过水池底部连通管回到合成冷排水池。 四、主要设备

甲烷化重点

大家好，这只是我们感觉比较重要的，但不一定全面，如果中间有错误的地方自己给于更正，祝大家这周都能考好。 1甲烷化合成CO转化率接近100% H 99% CO2 98% 2煤制气能量转化率60-70% 3 甲烷化主要工艺技术要求英国戴维公司丹麦托普索公司节能降耗德国鲁奇 4 31 代表甲烷化32 压缩33干燥 5 SNG 合成天然气CNG 压缩天然气LNG 液化天然气LPG 液化石油气 6甲烷化装置将低温甲醇洗装置来的净化气经甲烷化、天然气压缩、天然气干燥三个工序标称生产20亿Nm3/年SNG。 7 CO + 3 H2 ?CH4 + H2O + heat CO2 + 4 H2 ?CH4 + 2H2O + heat 强放热反应需要稀释新鲜合成气以维持反应器出口温度低于催化剂的最高耐受温度。通过甲烷化工段产品气的循环来实现这一要求8 甲烷化丹麦托普索工艺压缩离心式压缩机组干燥三甘醇工艺 9工艺基本过程脱硫气体调节主甲烷化最终甲烷化压缩干燥10脱硫槽催化剂托普索催化剂ST-201（氧化锌铜基）反应方程目的防止甲烷化的催化剂中毒而失活 脱出H2S和COS，其他有毒物质（HCl等）也会在脱硫槽被吸收 加入0.5mol%蒸汽（与原料气比值）混合后进入脱硫槽，其中蒸汽会

有助于COS的水解。 气体调节催化剂托普索GCC。 CO + H2O ?H2 + CO2 + heat 气体调节三个作用1、调节氢碳比，达到甲烷化反应所需要的最佳比例2、降低CO的分压、避免甲烷化催化剂在低温高压发生积碳。3、气体调节反应器所用的催化剂GCC，可以使得甲烷化催化剂避免在低温下钝化，延长其使用寿命。 气体调节出口温度是通过控制循环气的温度来控制的 1甲烷化工段主要包括甲烷化、天然气压缩、天然气干燥 2进甲烷化工段的原料气温度30 压力2.95、经原料气预热器加热后温度155、第一甲烷化反应器进口温度330、出口温度675、第二进口338、出口580、第三进口290、出口428、第四进口240、出口350 3、进入脱硫槽的高压饱和蒸汽量0.5mol%，作用促使COS发生 水解反应 脱硫槽的作用：脱出H2S、COS,Br,Cl等杂质，催化剂型号ST-201，成分ZnO和铜基，方程式（1）COS + H2O?CO2 + H2 、（2）H2S + ZnO ?ZnS + H2O 气体调节器催化剂型号GCC，成分铜基，方程式CO + H H2 + CO2 + heat。 2O 5第一、二甲烷化反应器，高温。有耐火材料，所用催化剂MCR。

高中化学复习知识点：甲烷取代反应实验探究

高中化学复习知识点：甲烷取代反应实验探究 一、单选题 1．实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。 光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是 A．B． C．D． 2．如图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，集气瓶气体是 ① CO、O2 ② Cl2、CH4 ③ NO2、O2④ N2、H2 A．①②B．②④C．③④D．②③ 3．取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是( )。

A ．反应过程中试管内黄绿色逐渐消失，试管壁上有油珠产生 B ．甲烷和2Cl 反应后的产物有4种 C ．盛放饱和NaCl 溶液的水槽底部不会有晶体析出 D ．4CH 和2Cl 完全反应后液面上升，液体充满试管 4．取一支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，并置于光亮处(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是（ ） A ．反应过程中试管内黄绿色逐渐变浅，试管壁上有油珠产生 B ．将该装置放在黑暗处，4CH 与2Cl 也能反应 C ．该反应仅得到一种有机产物 D ．4CH 和2Cl 完全反应后液面上升，液体充满试管 5．常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，则下列叙述不正确的是（ ） A ．容器内原子总数不变 B ．容器内压强不变 C ．容器内分子数不变 D ．发生的反应为取代反应 6．将等体积的甲烷与氯气混合于一集气瓶中，加盖后置于光亮处，下列有关此实验的现象和结论叙述不正确的是（ ） A ．瓶内壁有油状液滴形成 B ．瓶中气体的黄绿色逐渐变浅 C ．反应的有机产物都为液体 D ．若日光直射可能发生爆炸 7．下列实验操作、现象及结论均正确的是 ( )

甲烷化催化剂

甲烷化催化剂的综述 院系： 专业班级： 学号： 姓名： 指导老师：

关于甲烷化催化剂的一些探讨 概念： 1、甲烷化： 2、甲烷化工艺的发展 目的：这次任务我主要找关于甲烷化的文献，通过对这些文献的查看来研究关于

甲烷化催化剂的发展，研究方向的重点以及它对人类的发展所起到的作用。这次自己找了十几篇文章来谈论一下。 主题： 1、低温甲烷化催化剂的工业应用 低温催化剂较高温催化剂性能, 反应空速大、床层温度低、开车时间短、蒸汽消耗量大幅降低,并且安全性能更好。该催化剂的使用提高了乙烯装置的安全性和稳定性。由原用的高温催化剂改为低温催化剂时, 只需更换催化剂即可, 无需改动反应器和管线。 2、第二金属组分对CO2 甲烷化沉淀型镍基催化剂的影响 用并流共沉淀法制备了一系列镍基双金属催化剂,在微型固定床流动反应装置上进行了二氧化碳和氢气生成甲烷的催化反应,考察了在不同反应条件下第二金属组分Fe、Co 、Cr 、Mn、Cu、Zn 等对镍基催化剂活性的影响。采用程序升温还原( TPR) 、X 射线衍射(XRD) 等手段对催化剂进行表征。结果表明,第二组分的添加会改变镍催化剂的表面结构以及活性组分的分散度,有些会产生电子效应。其中,锰的添加使催化剂活性大大提高,原因是Mn ( Ⅳ) Ni2O4 的生成不仅有利于催化剂还原,而且有利于产生电子效应。 3、二氧化碳甲烷化催化剂制备方法的研究 采用浸渍法和并流共沉淀法制备含Ni 量不同的Ni/ ZrO2 催化剂, 研究了它们在二氧化碳甲烷化反应中的催化性能. 结果表明, 共沉淀法制备的高Ni 催化剂具有良好的催化性能. 在较温和的条件( T = 573 K, P = 0. 1 MPa, GHSV =12000 h- 1) 下, CO2 的转化率达99. 7%, CH4 的选择性达100% . Ni 与ZrO2 的相互作用对催化活性有很强的影响. Ni 的含量和CO2 吸附程度决定了甲烷化反应活性.催化剂作用下活化能的大小与活性变化规律相符. 与浸渍法相比, 共沉淀法制备出的催化剂具有如下特点: ( 1) 产率高; ( 2) 性能稳定; ( 3) 抗积碳性好; ( 4) 反应温度及活化能更低; ( 5) 产物成分单一. 利用共沉淀法制备二氧化碳甲烷化催化剂具有很高的研究、应用和开发价值. 4、反应条件对焦炉气甲烷化催化剂性能的影响 近年来, 中国天然气市场需求急剧增加, 制取合成天然气的工业投资项目增多, 对于合成甲烷反应过程的研究逐渐得到重视。特别是焦炉气作为一种工业排放废气, 产量大( 2008年, 全国焦炉气总产量约1 430亿m3 ) [ 2] , 将其进行甲烷化回收利用, 既符合节能减排的政策要求, 又能产生一定的经济效益,是一项具有市场前景的技术。重视节能减排技术在传统工业中的推广应用, 在焦炉气甲烷化催化剂及相关工艺技术方面开展了一系列的条件实验和测试工作。通过实验可知1) 焦炉气甲烷化催化剂具有活性高的特点, 在以焦炉气的典型组成为原料、出口温度约550 、压力1MPa~ 3MPa、空速5 000 h- 1 ~ 10 000 h- 1的条件下, 可使CO 转化率> 99%, CO2 转化率> 97%,C2H6 转化率> 99%, 接近于平衡转化率, 能适用于焦炉气的甲烷化反应过程。 2) 通过稀土、助剂等改善了催化剂的固体酸碱性, 增强了活性表面的水气吸附力、氢气吸附解离性能等, 从而提高了抗结炭性能。抗结炭实验的测试结果表明, 该催化剂具有较好的抗结炭性能。

甲烷化题库

一、填空题 1. 影响化学反应速度的主要因素有：反应物浓度、压力、温度、催化剂；催化剂通过降低反应活化能，改变了化学反应的速度。 2. 我厂保安脱硫反应器所采用的催化剂主要组分为铜基氧化锌，操作温度为120℃-160℃，通入少量蒸汽的目的是促使有机硫转化为H2S，提高脱硫效率，开车前需要还原。 3. 甲烷化催化剂是以镍作为活性组分，我厂一级甲烷化反应器所装填的催化剂牌号为AR-411 ，操作温度为330℃-560℃，二三级甲烷化反应器所装填的催化剂牌号为PK-7R ,操作温度为200℃-450℃，两种催化剂开车前都不需要活化。 4. 我厂甲烷化装置采用一级甲烷化反应后的气体来稀释进口气体，从而控制一级甲烷化进口CO、CO2含量，进一步控制反应器出口温度。 5.造成甲烷化系统出口工艺气碳氧化物含量超标的原因主要有负荷过大、入口CO、CO2含量超高、甲烷化床层温度过低、催化剂中毒、催化剂衰老。 6.甲烷化反应是指CO、CO2与H2反应生成甲烷并放出大量热量的化学反应。反应能量80% 转换为产品能量，20% 以反应热的形式释放。 7.在典型的甲烷化炉操作条件下，每1%CO转化的绝热温升为72℃，每1%CO2转化的绝热温升为60℃，每1%O2转化的绝热温升为159℃。 8.甲烷化工艺采用Topsoe公司三段绝热反应器的专利技术，其气体循环采用动力蒸汽通过喷射器吸入废锅后工艺气，并用废热锅炉

回收甲烷化反应过程中放出的热量，生产中温中压蒸汽。 9.防止原料气中硫造成催化剂中毒或降低催化剂活性，在甲烷化反应器前增设保安脱硫，要求其含量达到10ppbv。 10.甲烷化炉床温在低于200℃时，如有一氧化碳存在，且一氧化碳分压＞3bar 以上时，将会生成剧毒物质羰基镍，应此应密切关注温度和CO含量。 11.甲烷化反应属可逆平衡反应，温度降低、压力升高，平衡常数增大。 12.为防止锅炉给水系统金属的腐蚀，需对锅炉给水进行除氧，目前除氧方法主要有真空除氧、热力除氧、化学除氧。我厂采用的是化学除氧和热力除氧相结合。 13.甲烷化装置设计是基于焦炉气原料49165Nm3/h 的量来设计的，其中CO含量范围为6％-8％，CO2含量范围为2％-4％；设计基准点参数为CO 6.6％，CO21.9％，低工况设计点CO 6％，CO2 1.8％；高工况设计点为CO 8％，CO24％。 14.高碳工况时，原料气中的碳含量经过三级甲烷化反应器反应后合格；设计工况时，原料气中的碳含量经过二级甲烷化反应器反应后合格；低工况时，原料气中的碳含量经过二级甲烷化反应器反应后合格。 15. 正常工况时，V3102中理论生成水量为4.36t/h ，低工况时，理论生成水量为4.01t/h 。 16. 甲烷化单元主甲烷化、三级甲烷化反应会生成氨，生成氨含为＞60mg/Nm3，当其含量＜10mg/Nm3时，对冷箱无影响，因此，需要在V3103处加入脱盐水除去多余的氨水。

自由基取代反应

自由基取代反应中的能量来源 马彬，淦国庆 （井冈山大学化学化工学院，12应化本（1）班） 摘要：简要回顾烷烃的自由基取代反应，从链引发，链传递到链终止，当中都有能量的变化，而当中能量的源头我们却不很清楚，尽管目前人们对烷烃的卤代反应很熟悉，但是反应的复杂程度是很难想象的，无论是具体实际问题还是研究方法都需要系统的深入研究 关键字：光子动能;热力学能;键能 1、引言 组成有机化合物分子的元素不多，主要是由碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，但它们的分子的群系数目十分庞大，其结构复杂不言而喻。迄今为止人们通过合成的有机化合物种类大约有2000万种左右。而作为工业的“血液”，石油，它主要用在作为合成物质的原材料、燃烧释放内能上为世人关注。 石油的成分主要成分也是碳、氢、氧、氮、磷、硫。但它的群系相对于有机物来说那可是局指可数。而且石油中的有机物都是稳定存在，饱和烷烃和烃的衍生物。不含不饱和的烯烃、炔烃和衍生物。人们要得到这些物质，必须对稳定的有机物进行一系列的化学反应，然而烷烃的化学性质很稳定，碳碳σ键，碳氢σ键键能很大，不易打断。烷烃一般条件下与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂不发生反应，甚至是和碱金属都不发生反应。但由于中心碳是sp3杂化，碳碳键矩为0，碳氢偶极矩很小，电子云分布均匀，易受活性基团的攻击使碳氢键均裂，发生卤代反应，生成卤代物。 卤代物是连接所有有机化合物的桥梁。不论你是想得到碳链的、氮链的、磷链的还是硫链的化合物，只要得到卤代烃经过一系列化学过程即可得到，如水解生成醇，醇碱加热消去得烯烃和炔烃及其他十分复杂的有机化合物。学者对卤代烃作用的研究也很多的，如卤代甲烷—甲基转移酶基因的克隆和功能研究溴甲烷高选择转化为芳烃的催化研究……。因此能够控制烷烃的取代反应是必须的。 2、取代反应中的能量来源 甲烷的氯代反应需要光照或加热，可以说明参加反应是需要能量的，而能量的来源只能从条件的方面考虑，无非就是光照中光子提供的动能和热力学动能。 1、当我们考虑光子的动能时，伟大的爱因斯坦告诉我们光子是有能量的，而能量与频 率有关，与速度无关（真空中光子的速度相同），对于一个光子，它的能量就是该 光子频率与普朗克常量的乘积，即(E=hv)。对于一摩尔光子，它的能量就是光子的 频率、普朗克常量和阿伏伽德罗常数的乘积,即（E= hvN A）我们知道可见光的组成 复杂（如2-1所示），大致可以分为红光、橙光、黄光、绿光、青光、蓝光、紫光。 每种色光的频率是不同，同一种色光在某个范围波动。因此，在处理数据时只需要 处理它的最大值，最大值不行即最小值肯定不可以，把频率带人光子的动能方程的 不同光子供给的能量（如2-2所示）。 颜色波长/ nm 频率/ MHz

甲烷化工艺说明

工艺流程说明 来自精净化（411900）焦炉气深度净化工序的焦炉气按比例要求分成两路，分别去第一甲烷化反应器（R413101）和第二甲烷化反应器（R413102）。 去第一甲烷反应器（R413101）的净化焦炉气首先在气气混合器（V413101）与经循环压缩机增压送来的循环气混合，该混合工艺气经一段预热器（E413101）加热后，温度升至≥250℃，与蒸汽分水器（V413102）来的工艺蒸汽混合，经第一开工电加热（E413115）加热（如需要）后，混合气温度升至250~300℃，进入R413101发生甲烷化反应。 从R413101出来的高温反应气（温度约505℃）首先经第一蒸汽发生器（E41310）副产4.0MPa饱和蒸汽后，温度降至360~400℃，一部分气体进入汽包给水预热器II（E413103）加热汽包给水，然后与去R413102的净化焦炉气混合，该混合气经第二开工加热器（E413116）加热后，混合气温度控制在250~300℃，进入R413102继续进行甲烷化反应。 来自R413102出口的高温气体（温度约505℃）首先经第二蒸汽发生器（E413104）副产蒸汽，温度降至360℃，然后进入三段加热器（E413105）预热进第三甲烷化反应器（R413103）的工艺气，从三段加热器（E413105）出来的气体去一段预热器E413101加热进R413101的混合原料气，再经汽包给水加热器I（E413106）、脱盐水预热器（E413107）及热水加热器（E413108）回收热量，然后分成两路。一

部分气体经甲烷化空冷器II（E413118）及甲烷化水冷器I（E413119）冷却至≤40℃，经气液分离器II（V413105）分离冷凝水后再依次经末级预热器II（E413110B）、末级预热器I（E413110A）和三段加热器（E413105）加热后，温度升至280~350℃进入三段甲烷化反应器。反应后气体依次经过末级预热器I和末级预热器II回收热量后进入甲烷化空冷器III（E413119）和甲烷化水冷器II（E413111）冷却至≤40℃，经气液分离器III（V413106）分离冷凝水后进入下一工序；另一股气体经甲烷化空冷器I（E413117）冷却至≤60℃，经气液分离器I（V413104）分离冷凝水后去循环气压缩气压缩工序，经循环气压缩机增压后返回甲烷化工序作为循环气，进入下一个循环。

实验一：甲烷的取代反应

实验一：甲烷的取代反应 知识储备： 1、甲烷的分子结构：经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四 面体结构，如 右图所示：碳原子位于正四面体的中心， 4个氢原子分 别位于正四面体的 4个顶点上（键角109° 28'）。 2、甲烷的取代反应：甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应 + HCI 、CH 3CI + CI 2 亠 J CH 2CI 2+ HCI 、CH 2CI 2+ CI 2 亠 J CHCI 3+ HCI 、CHCI 3+ CI ? —「CCI 4+ HCI 。 3、氯气的制取反应：实验室可以利用强氧化剂氧化浓盐酸制取氯气，例如高锰酸钾和浓盐 酸的反应：2KMnO 4+ 16HCI （浓）=2KCI + 2MnCI 2+ 5CI 2 f+ 8H 2O 。 注意事项： 1、 高锰酸钾和浓盐酸加入量不能大，操作要快，瓶塞不能盖得太紧。可以利用点燃镁 条发出的光催化反应发生（距离在 15 cm 左右，2?3分钟内完成）。 2、 由于没有尾气处理装置，可能会有少量氯气逸出，实验开始前准备稀 NaOH 溶液或 浸满 NaOH 溶液的棉团，实验结束时放在瓶口，有效处理尾气。 过程展现： 标题：甲烷的取代反应 实验日期： ___________ 指导教师： ____________ 同组人： ___________ 实验评价： ____________ 实验目的：掌握氯气的取代反应的发生条件以及产物特点。 实验用品： 1、 实验药品：高锰酸钾、浓盐酸、甲烷、蓝色石蕊试纸。 2、 实验仪器：试管、胶塞、试管架、黑纸、日光灯或高压汞灯等。 实验步骤与方法： 1. 实验步骤 实验1:在收集好甲烷的试管中，迅速加入 0.5 g KMnO 4和1mL 盐酸，用黑纸包好。 实验2：在收集好甲烷的试管中， 迅速加入0.5 g KMnO 4和1mL 盐酸。距离15 cm 用燃 着的镁条（日光、高压汞灯等其他光源）照射。 说明：实验1和实验2中可以用润湿的蓝色石蕊试纸在瓶口检验反应产物。 信息 内容 反应条件 反应物状态 生成物状态 反应中的现象 试纸的变化 实验1 实验2 3、实验结论 将实验过程中的相关实验现象填入实验报告中的空白栏中， 并与其他同学进行交流， 总 结甲烷与氯气的取代反应的相关信息： 甲烷与氯气在光照条件下可以发生取代反应：其中（ 1） _____ 是反应发生的主要原因； （2） ____________________________ ，说明产生了不溶于水的物质；（ 3） ________________ CH 4+ CI 2 光照 -------------- CH 3CI

甲烷化

目录 一、岗位说明书 二、生产原理 三、工艺流程 四、主要设备一览表（见附图） 五、工艺指标 六、系统开车程序 七、系统停车程序 八、不正常现象及处理措施 九、生产正常操作方法及注意事项 十、常见事故及处理措施 十一、岗位存在的主要危险因素辨识 十二、安全环保和职业卫生危害防护 十三、附图、附表

一、岗位说明书 单位名称：净化车间甲烷化岗位 岗位名称甲烷 化 所在 部门 直接 上级 定员 人数 工作职责 负责甲烷化炉、甲烷化换热器、净化气水冷器、净化气分离器等设备的开停车和正常生产操作；管道、阀门及仪表的维护保养；负责系统的缺陷检查登记，消除及联系处理，防止系统泄漏污染环境。做好设备检修前的工艺处理工作，检修后的试运行和验收工作，负责本岗位消防器材，防毒面具等的使用保管和更换，负责本系统安全稳定生产。 岗位任务 在甲烷化触媒作用下,将碱洗气中残余的CO和CO 2反应生成甲烷,使CO+CO 2 ≤20×10-6,为合成氨提供合格的净化气。 任职要求 推荐学历：高中以上学历。 专业技能要求：掌握初级计算机知识、懂化工生产原理。 经验要求：能解决处理本岗位各项事宜并具有实际工作经验。 能力要求：对生产工艺、设备故障有一定的判断解决能力。 证件要求：上岗证、安全消防证。 二、生产原理 2.1 主要物料性质 甲烷: 甲烷是无色、可燃和无毒的气体。沸点为-161.49℃。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。 2.2 主反应原理和反应特点 1甲烷化反应机理 CO+3H 2=CH 4 +H 2 O+206.16KJ CO 2+4H 2 =CH 4 +2H 2 O+165.08KJ 甲烷化反应是可逆、放热、体积缩小的反应。 2甲烷化工艺条件的选择 （1）温度：温度低对甲烷化反应平衡有利，但温度过低，CO会与镍生成羰

甲烷的取代反应教学反思

《甲烷的取代反应》教学反思 封丘一中刘国群 必修2第三章有机化合物中，学生接触的第一类有机反应就是取代反应。学生往往因为刚从无机化学转入有机化学学习，暂时没有找到好的学习方法，感到理解有机化学非常困难，出现了各种各样的问题，从而打击了学生学习的兴趣和信心，导致学生放弃以后的学习。而该部分内容若能引起学生的兴趣，引导他们体会学习有机化学的方法，那么正好为选修5打好基础。 一．课前反思 以往本人在教授该内容时常用的流程图如下： 课堂上出现的问题：①学生对反应现象和条件印象不深刻；②认真看动画模拟，却无法写出化学方程式；③老师讲授为主，学生做笔记，思考较少。课后作业往往出现很多问题，分析原因如下表：

针对以上的问题，本次教授甲烷的取代反应时重点是设法让学生自己归纳甲烷取代反应的历程。 流程图如下： 突破难点的方法：①模型分析法帮助学生理解甲烷的取代反应历程；②类比复分解反应，明确“取”与“代”的写法。 二．课堂实录

三．课后反思 1．教师问题的设计是课堂成功的关键。 （1）问题要能够激发学生的兴趣 思源于疑，没有问题就无以思维。不经过思考只会死记硬背，知识容易遗忘，难以灵活运用。所以本人认为上课的第一个问题一定要引起学生的兴趣，让学生有学习的热情，有思考的积极性。

本节课从甲烷与氯气的取代反应实验引入，提出问题“根据质量守恒定律以及实验现象，你认为反应的产物可能是什么”。该问题一下子把学生的兴趣调动起来，想方设法提出与别人不同的意见。提出那么多猜测后学生自然就要分析到底哪一个是正确的，这样就可以引导学生分析反应的历程，学生就进入更高层次的思维。 （2）问题要整体设计，将学生思维不断引向深入 如果教师设计问题的目的不十分明确，没有紧扣知识的重点和难点，没有针对学生的思维特点，就会导致课堂上的提问凌乱而没有层次感。课堂上学生紧紧跟随教师的提问，一个接一个地回答问题，看起来似乎思维很活跃，但学生却没有办法找到问题之间的逻辑关系，无法构建完整的知识框架。这样的提问内容和提问方式，无助于学生对知识的整体把握，使学生只在头脑中留下一些支离破碎的印象，使学生的思维处于混乱而不清晰的状态。 本节课教师提出的问题主要有如下四个： ①“根据质量守恒定律以及实验现象，你认为反应的产物可能是什么？” ②“你能用模型分析1个CH4和1个、2个、3个、4个、5个Cl2反应的过程吗？” ③“2个CH4和5个Cl2反应又如何？” ④“甲烷中的四个C-H键是否相同？他们断键的几率是否一样？” 问题从开放到集中，从直观到抽象，每一个问题学生都很快找到解决的源头，但是在解决过程中能够发现新的问题，从而在不断的讨论分析中逐步认识了甲烷取代反应的历程，从直观模型的感受升华到化学方程式的理论体会。这四个问题的内容潜伏着教材内容的内在联系和符合知识积累的逻辑顺序，一环扣一环，由浅入深，由简单到复杂，叩开学生思维的大门，使学生感到新颖，形成连续的思索，形成持久的内驱力，引起学生思想上的共鸣，活跃课堂气氛，有效地调动每个学生的思维积极性，学生不再因为对有机反应的陌生而感到深奥，而是饶有兴趣地深入研究。 2．模型教学是突破有机教学难点的有效方法。 过往教授取代反应时首先使用模型演示反应过程，但是因为有一些学生对模型反应冷淡，所以我也只是象征性地展示，没有提出任何的思考问题。突破该教学难点的教学手段更多地是倚重动画模拟反应过程，学生看了动画以后老师或学生语言描述，然后书写化学方程式。但是对于学生而言这样一个过程非常快速，根本没有时间经过自己的深层次思考，到底这样反应的历程会有什么结果，而是被动地接受了动画所说的原理，被动地记忆了化学方程式，所以经常出现写错方程式、理解不了为什么反应是那么多产物。 经过这一节课，学生的反映告诉我模型是学生学习有机的重要方法。模型的运用比动画模拟会更直观，更能够降低学生的理解难度，而如何使模型的运用更有效辅助学生理解，这需要老师精心设计问题，利用模型断键和成键的直观性帮助学生进入抽象的思维。本次的教学当学生展示了1个CH4和1个Cl2反应过程后，立刻提出多给2个、3个、4个、5个Cl2分子又如何的问题。模型是相当直观的，这些问题学生容易解答，大大降低了学生由于知识的陌生而难以解决的难度。当提出5

自学之友浅析NBS自由基取代反应的几种历程

大学化学第18卷　第2期2003年4月 自学之友 浅析NBS 自由基取代反应的几种历程 于世钧　赵洪霞　吕丹 (辽宁师范大学化学系　大连116029) 摘要　N 2溴代丁二酰亚胺(NBS )是烯丙卤化最常用试剂,本文着重论述了NBS 与烯烃反应的几种历程,并加以分析,从而帮助读者能更好地理解NBS 自由基取代反应的历程。 卤代化合物是许多合成反应的起始原料,这些化合物大多易于从母体烃类通过采用卤素单质或其他卤化剂的自由基取代反应制得,最为常见的是烯丙卤化。在实践中,有很多卤化试剂如N 2溴代酰胺,N 2溴代叔丁胺,1,22二溴21,2,3,42四氯乙烷,N 2溴代丁二酰亚胺(NBS )等可以在烯丙基位上发生卤化反应,其中N 2溴代丁二酰亚胺(NBS )是一种最常用的试剂。采用这一试剂的反应称W ohl 2Z iegler 反应。然而,许多同学对这一反应的反应历程仍然不是很清楚。究其原因,一方面是现行的一些教材对这一反应提出了不同历程,使学生无所依从。另一方面是许多教材由于篇幅限制没能把这一历程讲述透彻,导致学生产生疑问。本文试述了几种NBS 溴代反应的历程并作了一些粗浅的透析,以帮助读者更好地理解NBS 溴代反应。1　NBS 溴代反应的几种历程及分析 1944年,Bloom field 曾提出一个以丁二酰亚胺自由基链递体为基础的反应历程[1],可表示如下: 引发:O O N Br hv Br ?+O O N ? 传递: O O N ?+RH O O NH +R ? O O N Br +R ?O O N ?+RBr

终止:2O O N ?O O N N O O O O N ?+R ?O O N R R ?+R ?R R 在Bloom field 历程中,NBS 直接提供了丁二酰亚胺自由基,是反应的实体。这一反应历程曾得到广泛的承认。但后来,在研究环境因素(氧气、光)、反应杂质(水、溴化氢、分子溴)、引发剂(过氧化物)等对NBS 溴代反应的影响时,人们发现在反应过程中连续地除去环境因素和反应杂质能使反应时间延长,最后烯丙溴代产物减少,溴加成产物增多。这些现象用Bloom field 历程是无法解释的,这是Bloom field 历程的不足。 1953年,G old finger 提出了以溴自由基链递体为基础的反应历程[1],可表示如下: O O N Br +H Br O O N H +Br 2 引发:Br 22Br ? 传递:Br ?+RH R ?+H Br O O N Br +H Br O O N H +Br 2R ?+Br 2Br ?+RBr 终止:R ?+R ?R R Br ?+Br ?Br 2R ?+Br ? R Br G old finger 观察到N 2溴代丁二酰亚胺的性质像N 2氯代丁二酰亚胺一样,并已经知道N 2氯代丁二酰亚胺是提供低浓度分子氯的来源,因而确定NBS 也是一种正的卤素化合物,即分子中具有较强极性的化合物,同样能和微量的卤化氢反应,从而提供实际的溴化剂分子溴,据此,他提出了上述反应历程。G old finger 提出的这一反应历程能很好地解释诸如NBS 溴代反应在有微量的溴化氢时,为什么能够进行等现象,因此,比Bloom field 历程更为合理。在G old finger 历程中,NBS 的作用是持续提供低浓度的分子溴,而不是直接提供溴自由基,即该反应的实体是分子溴。实验证明,用低浓度的溴进行溴代反应与用NBS 的溴代反应是相似的[2]。如在汞灯照射下,在环己烷或丁烯酸甲酯的四氯化碳回流中,在氮气流下缓慢地通入溴,就能达到在烯丙基上溴代的目的。另外,通过取代甲苯和有关化合物的竞争的溴代反应的研究,也能获得令人信服的证据,这些体系中的苄基上的氢对于分子溴和NBS 具有相似的活泼性,在甲苯和含氘的甲苯这两种试剂进行的溴代反应中,氘的同位素效应基本上是相同的[3]。此外,Pears on

甲烷的教学设计.doc

化本一邢玉林 1107015140 教学设计 《最简单的有机物-甲烷》 一、教学背景 （一）教材分析 《甲烷》内容选择于人教版高一化学（必修2）第三章第一节，这一节是学生在中学阶段第一次接触有机物结构和性质的有关内容，有机化学是化学学科的重要分支，烃是一切有机物的主体，而甲烷作为烷烃的第一个最简单的分子，学生对他的理解将直接影响到今后对各种有机物的理解，因此本节内容对帮助学生树立正确的学习有机物的学习方法有重要的作用。 （二）学情分析 初中化学就介绍了甲烷的燃烧反应和一些主要的用途，高中化学必修2第二章也介绍了部分物质结构的知识，为学好本节内容提供了前提条件。 本节课将主要介绍以甲烷为代表的烃的分子结构、性质和主要用途，以及它们的性质与分子结构的关系，让学生掌握好甲烷这一节的知识，能为学生学习烃及烃的衍生物等有机内容奠定良好的基础。 三、教学重点难点： （一）教学重点：甲烷的分子组成、结构特征、主要化学性质（燃烧反应和取代反应）； （二）教学难点：取代反应的概念和实质。 四、教学用具： 甲烷的分子结构模型（球棍模型和比例模型）；甲烷氯代反应的试剂和仪器一套、高锰酸钾溶液；多媒体教学设备 五、教学方法： 实验探究、多媒体辅助、讨论、讲解、练习 六、教学过程： [投影]可燃冰、我国西气东输工程等图片，并进行如下讲解。 [小结]天然气是一种高效、低耗、洁净的新能源。我国已探明储量居世界第19位。天然气水合物，也就是可燃冰，是一种很有前途的能源物质。据科学家估计，全球天然气水合物的

碳储量是全球石油与天然气储量的两倍。如果能开发利用，那将是人类莫大的福音。甲烷是天然气，沼气和煤矿坑道气的主要成分。 但同时甲烷也是一种重要的温室气体。他的温室效应是二氧化碳的20倍，且在大气中的浓度呈现出快速增长的趋势。我们知道事物都是有两面性的。想要很好的利用甲烷的优势为我们的生活服务，首先，就必须对甲烷有一个完整的认识。 [揭题]板书：最简单的有机化合物-甲烷 [板书]一、甲烷的分子组成和分子结构 1、分子组成：CH4 [提问]碳原子需要形成___对共用电子对才能达到八个电子的稳定结构；氢原子欲形成两个电子的稳定结构，需要形成___对共用电子对。 一、甲烷的分子结构 分子式电子式结构式 CH4 [展示]甲烷分子结构模型：球棍模型、比例模型 [学生活动]完成课本P60实践活动并小结甲烷分子的结构特点 [板书]3、分子结构特点：正四面体型结构，呈高度对称状，而且C—H键比较牢固。 [过渡]至此，我们对甲烷的结构有了进一步的认识。甲烷的结构决定了甲烷具有什么样的性 质呢？这是本节课的重点。 [板书]二、甲烷的性质 [展示]贮存甲烷气体的装置，并结合甲烷的式量，让学生判断甲烷的部分物理性质。 [学生活动]预期回答：颜色、状态、水溶性及密度（比空气轻）等。 [板书二、甲烷的物理性质：无色、无味的气体、难溶于水、密度比空气小 1.对于一种并不是很了解的化学物质，我们研究它的化学性质一般从哪些方面分析？ 2.甲烷能高锰酸钾溶液、溴水、盐酸、氢氧化钠溶液、氧气、氯气等物质反应吗？ 3.如何设计上述实验？ [探究活动]根据以上预测，分别设计甲烷能否与高锰酸钾溶液、溴水、盐酸、氢氧化钠溶液、 氧气、氯气反应的探究性实验。