师：同学们好，今天这节课我们一起来学习天然气的利用。煤、石油、天然气是三大主要化石燃料，对我国国民经济有着巨大作用。我国西部天然气储量丰富，为充分利用天然气资源，实施了西气东输工程，发挥了重要作用。近年在南海海底还发现了储量丰富的可燃冰资源。

　　那么，什么是可燃冰呢？它有什么作用？是一种什么样的物质？可燃冰由一个甲烷分子和8个水分子构成笼状结构。中国科学技术大学袁教授介绍，可燃冰的储量相当于现在石油和天然气储量的两倍。若能充分利用，可在一定程度上缓解能源问题，但它的开采非常困难。好在我国在可燃冰开采方面已取得重大突破。作为可燃冰、天然气主要成分的甲烷是怎样的物质呢？下面我们来看一组数据。

　　已知甲烷密度在标准状况下是0.717克每升，含碳元素75%，含氢元素25%。请同学们利用这些数据推出甲烷中碳氢元素的质量比、原子数和分子式。同学们，标准状况下0.717克每升该怎么用呢？回忆学摩尔质量时讲的求摩尔质量的标况密度法，已知气体在标准状况下的密度，利用密度乘以22.4升，可得到该气体的摩尔质量，摩尔质量和相对分子量在数值上相等，所以甲烷相对分子量是0.717×22.4 = 16.06。质量比等于碳元素和氢元素的百分含量之比，即75% : 25% = 3 : 1。碳原子个数为16.06×75%÷12 = 1，氢原子个数为16.06×25%÷1 = 4，所以碳氢元素的原子个数比是1 : 4，由此得出分子式是CH?。要注意，原子个数比结合分子量才能共同推算分子式。

　　甲烷作为化石燃料在地球上存在已久。同学们，根据它的分子式推写它的电子式，进而说明分子中存在的化学键。碳原子最外层有四个电子，这四个电子分别与氢原子形成四对共用电子对，这四对共用电子对无差别，也就是说甲烷分子中有4个完全相同的碳氢键。根据甲烷的电子式，还能用结构式表示，用一个短横表示一对共用电子。

　　实际上，甲烷分子并非平面结构，四个碳氢键的键角都是109度28分，整个分子是以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体结构。请同学们看它的球棍模型和比例模型。结合甲烷存在及之前学过的知识，推测一下甲烷的性质。先想想它的物理性质。

　　生：甲烷是一种无色无味的气体，密度比空气小，熔点为 -182.5℃，沸点为 -164℃，极难溶于水。

　　师：所以收集甲烷时，可以用排水法收集。通常情况下，甲烷性质稳定，不能与强酸、强碱、高锰酸钾等物质发生反应。不过，甲烷是常见燃料，可在空气中燃烧。在甲烷点燃之前，通常要验纯。同学们回忆家里燃气灶点燃后的现象，这就是甲烷燃烧的现象。

　　生：发出明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热。

　　师：燃烧的方程式为：1摩尔甲烷 + 2摩尔氧气，在点燃条件下生成1摩尔二氧化碳 + 2摩尔水。在有机反应中，我们用箭头代替无机反应中的等号。讲完燃烧产物，该如何检验呢？结合初中学过的知识思考一下。

　　生：检验水的生成，可将干燥的烧杯罩在火焰上方，若烧杯内壁有水滴凝结，证明甲烷燃烧生成水，说明甲烷含有氢元素。将上述小烧杯迅速倒立、正立，并立即倒入适量澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，且无刺激性气味气体，说明该气体是二氧化碳，证明甲烷含有碳元素。