高二下學期化學課程

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高二年級化學第二冊第五章：甲烷知識點

甲烷在自然界的分布很廣，甲烷是最簡單的有機物，是天然氣，沼氣，坑氣等的主要成分，俗稱瓦斯。

甲烷是最簡單的有機物,也是含碳量最小(含氫量最大)的烴,是沼氣,天然氣,坑道氣和油田氣的主要成分.

甲烷物理性質

甲烷是無色、無味、可燃和微毒的氣體.甲烷對空氣的重量比是0.54,比空氣約輕一半.甲烷溶解很 小,　在20℃、0.1千帕時,100單位體積的水,只能溶解3個單位體積的甲烷.同時甲烷燃燒產生明亮的藍色火焰,然而有可能會偏綠,因為燃甲烷要用玻璃導管,玻璃在制的時候含有鈉元素,所以呈現黃色的焰色,甲烷燒起來是藍色,所以混合看來是綠色.

熔點：-182.5℃ 　　沸點：-161.5℃ 　　蒸汽壓 53.32kPa/-168.8℃ 　　飽和蒸氣壓(kPa)：53.32(-168.8℃) 　　相對密度(水=1)0.42(-164℃) 　　相對蒸氣密度(空氣=1)：0.55 　　燃燒熱：890.31KJ/mol 　　總發熱量：55900kJ/kg(40020kJ/m3) 　　凈熱值：50200kJ/kg(35900kJ/m3) 　　臨界溫度(℃)：-82.6 　　臨界壓力(MPa)：4.59 　　爆炸上限%(V/V)：15 　　爆炸下限%(V/V)：5.3 　　閃點(℃)：-188 　　引燃溫度(℃)：538 　　分子直徑0.414nm 編輯本段甲烷化學性質　　化學品中文名稱：甲烷 　　別名：天然氣,沼氣,甲基氫化物 英文名稱：methane 　　技術說明書編碼：51 　　馬來文：metana 　　CASNo.：74-82-8 　　分子式：CH4 　　分子量：16.04 　　國標編號：21007 分類：有機物 　　C-H 鍵能：413kJ/mol 　　H-C-H 鍵角：109°28′

分子結構：正四面體形非極性分子,一個C以sp3雜化位于正四面體中心,4個H位于正四面體的4個頂點上

晶體類型：分子晶體 (1)化學性質比較穩定

把制得的甲烷氣體通入盛有高錳酸鉀溶液(加幾滴稀硫酸)的試管里,沒有變化.再把甲烷氣體通入溴水,溴水不褪色.

(2)取代反應

把一個大試管分成五等分(或用一支有刻度的量氣管),用排飽和食鹽水法先收集1/5體積的甲烷,再收集4/5體積的氯氣,把它固定在鐵架臺的鐵夾上,并讓管口浸沒的食鹽水里.然后讓裝置受漫射光照射.在陽光好的日子,約半小時后可以看到試管內氯氣的黃綠色逐漸變淡,管壁上出現油狀物,這是甲烷和氯氣反應的所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和少量的乙烷的混和物.試管中液面上升,這是反應中生成的氯化氫溶于水的緣故.食鹽水中白色晶體析出.因為氯氣極易溶于水,溶于水后增加了水中氯離子的濃度,是氯化鈉晶體析出.用大拇指按住試管管口,提出液面,管口向上,向試管中滴入紫色石蕊試液或鋅粒,可驗證它是稀鹽酸.如果在陰暗的天氣需1～2小時才能觀察到反應的結果.

(3)氧化反應

點燃純凈的甲烷,在火焰的上方罩一個干燥的燒杯,很快就可以看到有水蒸氣在燒杯壁上凝結.倒轉燒杯,加入少量澄清石灰水,振蕩,石灰水變渾濁.說明甲烷燃燒生成水和二氧化碳.把甲烷氣體收集在高玻 氧化反應璃筒內,直立在桌上,移去玻璃片,迅速把放有燃燒著的蠟燭的燃燒匙伸入筒內,燭火立即熄滅,但瓶口有甲烷在燃燒,發出淡藍色的火焰.這說明甲烷可以在空氣里安靜地燃燒,但不助燃.用大試管以排水法先從氧氣貯氣瓶里輸入氧氣 2/3 體積,然后再通入1/3 體積的甲烷.用橡皮塞塞好,取出水面.將試管顛倒數次,使氣體充分混和.用布把試管外面包好,使試管口稍微下傾,拔去塞子,迅速用燃著的小木條在試管口引火,即有尖銳的爆鳴聲發生.這個實驗雖然簡單,但也容易失敗.把玻璃導管口放出的甲烷點燃,把它放入貯滿氯氣的瓶中,甲烷將繼續燃燒,發出紅黃色的火焰,同時看到有黑煙和白霧.黑煙是炭黑,白霧是氯化氫氣體和水蒸氣形成的鹽酸霧滴.

(4)加熱分解

用125毫升集氣瓶,收集一瓶純凈的甲烷.集氣瓶口配有穿過兩根粗銅電極(在瓶內約為瓶高的二分之一處)和直角玻管的橡皮塞,塞緊(如有孔隙,可涂上一薄層熔化的石蠟),并與盛有溴水的洗氣瓶連接(由于反應過程中會有一定量乙炔氣體生成).電極通過感應圈與電源相連.實驗時,先放松導管上的夾子,接通6伏電源,銅電極間發生電火花放電,瓶壁上可以看到有炭黑產生,說明甲烷已經分解.稍等片刻,在導管的尖嘴處點火,并用于冷的燒杯罩在火焰上方,可以看到燒杯內壁變得模糊,并有水蒸氣凝結,說明有氫氣生成. 編輯本段用途燃料

天然氣的主要成分是甲烷,可直接用作氣體燃料 化工原料

甲烷高溫分解可得炭黑,用作顏料、油墨、油漆以及橡膠的添加劑等;氯仿和CCl4都是重要的溶劑. 沼氣甲烷在自然界分布很廣,是天然氣、沼氣、坑氣及煤氣的主要成分之一.它可用作燃料及制造氫、一氧化碳、炭黑、乙炔、氫氰酸及甲醛等物質的原料.

第五章甲烷知識點的全部內容就是這些。

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