ch4
ch4化学式
甲烷的化学式：CH₄
甲烷（化学式：CH₄；英文：Methane），是结构最简单的烷类，由一个碳原子以及四个氢原子组成。
它是最简单的烃类也是天然气的主要成分。
甲烷的结构是由一个碳和四个氢原子透过sp³杂化的方式化合而成，并且是所有烃类物质中，含碳量最小，且含氢量最大的碳氢化合物，因此甲烷分子的分子结构是一个正四面体的结构，碳大约位于该正四面体的几何中心，氢位于其四个顶点，且四个碳氢键的键的键角相等、键长等长。
标准状态下的甲烷是一种无色无味的气体。
一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气主要成分就是甲烷。
甲烷的性质
甲烷甲烷分子式CH4。
最简单的有机化合物。
甲烷是没有颜色、没有气味的气体，沸点-161.4℃，比空气轻，它是极难溶于水的可燃性气体。
甲烷和空气成适当比例的混合物，遇火花会发生爆炸。
化学性质相当稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂（如KMnO4）等一般不起反应。
在适当条件下会发生氧化、热解及卤代等反应。
甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一。
它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及文字甲醛等物质的原料。
413kJ/mol、109°28′，甲烷分子是正四面体空间构型，上面的结构式只是表示分子里各原子的连接情况，并不能真实表示各原子的空间相对位置。
1.物质的理化常数:国标编号21007CAS号74-82-8中文名称甲烷英文名称methane；Marsh gas别名沼气分子式CH4 外观与性状无色无臭气体分子量16.04 蒸汽压53.32kPa/-168.8℃闪点：-188℃熔点-182.5℃沸点：-161.5℃溶解性微溶于水，溶于醇、乙醚密度相对密度(水=1)0.42(-164℃)；相对密度(空气=1)0.55 稳定性稳定危险标记4(易燃液体) 主要用途用作燃料和用于炭黑、氢、乙炔、甲醛等的制造2.对环境的影响:一、健康危害侵入途径：吸入。
健康危害：甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。
当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。
若不及时脱离，可致窒息死亡。
皮肤接触液化本品，可致冻伤。
二、毒理学资料及环境行为毒性：属微毒类。
允许气体安全地扩散到大气中或当作燃料使用。
有单纯性窒息作用，在高浓度时因缺氧窒息而引起中毒。
空气中达到25～30%出现头昏、呼吸加速、运动失调。
急性毒性：小鼠吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用；兔吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用。
危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。
甲烷标准气体的
甲烷标准气体的甲烷，化学式为CH4，是一种无色、无味、无毒的天然气体，也是最简单的烷烃。
它是一种重要的能源资源，广泛用于工业生产、生活供暖和燃料等方面。
在工业生产中，甲烷还被用作合成气、氢气和一些有机化合物的原料。
由于甲烷燃烧产生的二氧化碳比其他燃料少，因此被认为是一种较为清洁的燃料。
然而，甲烷也是一种温室气体，对全球气候变化有一定影响。
甲烷作为一种气体，需要进行标准化处理，以确保其质量和安全使用。
甲烷标准气体是指符合一定标准规定的甲烷气体样品，具有一定的纯度和稳定性，可用于各种实验室分析、仪器校准和环境监测等领域。
甲烷标准气体的生产和使用对于保障实验数据的准确性和仪器测量的可靠性具有重要意义。
甲烷标准气体的生产通常采用物理法或化学法。
物理法是通过物理手段将甲烷气体提纯、稀释或者浓缩，以获得符合标准要求的甲烷标准气体。
化学法则是通过化学反应将其他化合物转化为甲烷，再经过纯化和稀释得到标准甲烷气体。
在生产过程中，需要严格控制各项工艺参数，确保产品的质量和稳定性。
甲烷标准气体的使用涉及到多个领域。
在环境监测中，甲烷标准气体可用于大气、水体和土壤中甲烷的浓度监测，为环境保护和气候变化研究提供重要数据支持。
在工业领域，甲烷标准气体可用于燃气分析仪器的校准和检定，确保工业生产中的安全和环保。
在科研实验室中，甲烷标准气体则是各种气相色谱、质谱仪器的标定和校准的重要样品。
为了确保甲烷标准气体的质量和可靠性，需要严格遵守国家和行业标准的要求，建立健全的生产工艺和质量控制体系。
生产企业应具备相应的资质和技术实力，严格执行生产操作规程，保证产品的稳定性和一致性。
使用单位在采购和使用甲烷标准气体时，应选择正规的生产厂家和供应商，严格按照产品说明书和操作规程进行使用，确保实验数据和监测结果的准确性和可靠性。
总之，甲烷标准气体作为一种重要的气体样品，在环境监测、工业生产和科研实验中发挥着重要作用。
生产和使用单位应加强质量管理和技术培训，提高对甲烷标准气体的认识和使用水平，共同维护甲烷标准气体的质量和安全，推动相关行业的健康发展。
甲烷
中文名: 甲烷;沼气;甲基氢化物;液化甲烷英文名: Methane别名: biogas;fire damp;marsh gas;methane gas;methane, compressed;methyl hydride分子结构:分子式: CH4分子量: 16.04物理化学性质性质描述:无色无臭的易燃气体相对密度0.5547（空气＝1）沸点-164℃熔点-182.48℃临界温度-82.1℃临界压力4.54MPa自燃点537.78℃燃烧热（25℃）802.86kJ/mol微溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂化学性质较稳定。
在一定条件下能发生卤化反应生成甲烷的卤代烃；经氧化而成醇、醛、酮、酸；经硝化而生成甲烷的硝基化合物；也能发生热解而生成烯、炔烃、燃烧时呈青白色火焰。
与空气的混合气体在燃点时能发生爆炸，爆炸极限为5.3%-14%。
安全信息安全说明:S9：保持容器在一个有良好通风放的场所。
S16：远离火源。
S33：采取防护措施防止静电发生。
其他信息产品应用:甲烷是重要的燃料和重要的化工原料。
以甲烷为主要成分的天然气，作为优质气体燃料，已有悠久的历史，其热值为882.0kJ/mol。
天然气被大规模开采利用，成为世界第三能源。
液化天然气的热值比航空煤油15%，用于汽车、海上快艇和超音速飞机，不但能担高速度。
而且可节省燃料。
除作燃料外，大、氢、乙炔、乙烯、甲醛、二硫化碳、硝基甲烷、氢氰酸和1,4-化可得二、二、三氯甲烷及四氯化碳。
生产方法及其他:在自然界中分布很广，是天然气、煤层气、沼气的主要成分，经分离可以取得。
1.从天然气分离天然气中含甲烷80%-99%，干天然气经清净后使用；湿天然气经清净后，用冷凝法、吸收法、吸附法分离出乙烷以上轻烃后使用。
2.从油田气分离石油开采时从油井中逸出天然气，其中干气含甲烷80%-85%；湿气含甲烷10%。
在加压和冷凝的情况下，可以液化用作化工原料。
3.从炼厂气分离各炼厂石油加工气体中含甲烷20%-50%。
ch4的热膨胀系数
ch4的热膨胀系数
摘要：
一、什么是热膨胀系数
二、甲烷（CH4）的热膨胀系数
三、影响热膨胀系数的因素
四、热膨胀系数在工程中的应用
正文：
一、什么是热膨胀系数
热膨胀系数是一个物体在温度改变时，其体积发生变化的程度。
这个系数可以用来衡量物质在温度变化时的膨胀或收缩情况。
在等压条件下，热膨胀系数可以用单位温度变化所导致的体积变化来表示。
热膨胀系数可以分为体积膨胀系数和线膨胀系数。
体积膨胀系数表示物体在单位温度变化下的体积变化，而线膨胀系数则表示物体在单位温度变化下的长度变化。
二、甲烷（CH4）的热膨胀系数
甲烷（CH4）是一种常见的气体，在工业和日常生活中广泛应用。
甲烷的热膨胀系数是描述其在温度变化时体积变化的重要参数。
根据理论计算和实验数据，甲烷的热膨胀系数在一定温度范围内每升高1 度，其线尺寸的增加量约为0.000172。
三、影响热膨胀系数的因素
热膨胀系数受多种因素影响，包括物质的化学成分、结构、温度范围等。
对于固体和液体，其热膨胀系数通常较大，而对于气体，热膨胀系数通常较小。
此外，对于具有各向异性的物质，其线膨胀系数和体膨胀系数也可能不
同。
四、热膨胀系数在工程中的应用
热膨胀系数在工程中有广泛的应用，例如在设计建筑物、桥梁和高压管道等结构时，需要考虑到材料在不同温度下的膨胀和收缩情况，以确保结构的稳定性和安全性。
甲烷合成氨化学方程式
甲烷合成氨化学方程式甲烷合成氨是一种重要的化学反应，也被称为甲烷转化反应和甲烷氨化反应。
它是指将甲烷和氮气作为原料，在适当的催化剂存在下进行反应，生成氨气的过程。
该反应的化学方程式可以表示为：CH4 + N2 → NH3甲烷合成氨反应是一种在工业上广泛应用的过程，它直接将甲烷转化为氨气，具有重要的经济和环境意义。
下面将详细解释该反应的过程和机理。
甲烷和氮气是该反应的原料。
甲烷(CH4)是一种无色、无臭的气体，是天然气的主要成分之一。
氮气(N2)是大气中最主要的成分之一，占据空气中的78%。
这两种原料在反应中起到不同的作用。
在反应中，甲烷和氮气首先被吸附在催化剂表面，形成吸附态的中间物种。
催化剂通常是过渡金属，如铁、镍等。
吸附态的甲烷和氮气会发生反应，生成吸附态的甲烷氮化物中间体。
这个中间体是反应的关键步骤，它将甲烷的碳原子和氮气的氮原子连接起来。
接下来，甲烷氮化物中间体会发生进一步的反应，生成氨气和副产物。
这个过程通常是一个复杂的多步反应，涉及到中间物种的转变和催化剂表面的再生。
具体的反应机理和过程还需要进一步的研究和实验验证。
甲烷合成氨反应是一个高温高压的过程。
通常在500-800摄氏度和100-250大气压的条件下进行。
这种反应需要催化剂的存在，催化剂能够降低反应的活化能，促进反应的进行。
催化剂的选择和设计对于反应的效率和选择性起着重要的作用。
甲烷合成氨反应在工业上有广泛的应用。
氨气是一种重要的化学品，被广泛用于制造肥料、化肥和其他化学产品。
通过将甲烷转化为氨气，可以利用甲烷资源，减少温室气体的排放，提高资源利用效率。
总结起来，甲烷合成氨是一种重要的化学反应，将甲烷和氮气转化为氨气。
该反应在工业上具有重要的应用价值，能够有效利用甲烷资源，减少温室气体排放。
该反应的机理和过程还需要进一步的研究和实验验证，以提高反应的效率和选择性。
甲烷热分解反应方程式
甲烷热分解反应方程式甲烷热分解反应方程式甲烷是一种简单的碳氢化合物，分子式为CH4，是地球上广泛存在的天然气之一。
甲烷的热分解反应是一个非常重要的化学反应，不仅可以产生各种有用的化学物质，还可以加快能源的释放和利用，具有重要的实际应用价值。
甲烷的热分解反应是指在高温和高压下，甲烷分子被裂解成为碳和氢的自由基。
这个反应的方程式为：CH4 → C + 2H2在这个反应中，甲烷分子经过高温和高压的作用，会分解成为一个碳原子和两个氢原子。
由于碳和氢是化学反应中常见的原子，因此这个反应不仅产生了有用的化学物质，还可以加快化学反应的速度和效果，具有一定的实际应用。
甲烷的热分解反应有很多种类，根据反应条件和产物类型可以将这个反应分为下面几种。
1. 均相热分解反应均相热分解反应是指反应物和产物在反应过程中处于相同的状态，即都是气态或液态。
这种反应通常在高温下进行，需要使用高温催化剂来加速反应速度。
均相热分解反应可以产生大量的氢气，是制备氢气的最重要方法之一。
2. 非均相热分解反应非均相热分解反应是指反应物和产物在反应过程中处于不同的状态，即反应物和产物一开始可能并不相互接触。
这种反应通常需要使用气固相或液固相的界面催化剂来加速反应速度，可以产生大量的石墨和氢气。
3. 光解反应光解反应是指通过光能来激活甲烷分子，使其分解成为碳和氢自由基。
这种反应通常在高温和高压条件下进行，需要使用某些特殊的催化剂来加速反应速度，并且需要使用特殊的光源来激发反应。
光解反应可以产生大量的氢气和石墨。
4. 微波热分解反应微波热分解反应是指利用微波辐射来激活甲烷分子，使其分解成为碳和氢自由基。
这种反应通常在低温和低压条件下进行，需要使用微波加热设备来激活甲烷分子，并且需要使用某些特殊的催化剂来加速反应速度。
微波热分解反应可以产生大量的氢气和石墨，而且反应速度和效率都很高。
总之，甲烷热分解反应是一个非常重要的化学反应，不仅可以产生有用的化学物质，还可以加快化学反应的速度和效果，具有重要的实际应用价值。
甲烷CH4——精选推荐
甲烷甲烷 CH 4危险性-健康危害：甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。
当空气中甲烷达25％～30％时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。
若不及时脱离，可致窒息死亡。
皮肤接触液化本品，可致冻伤。
甲烷甲烷分子式CH4。
最简单的有机化合物。
甲烷是没有颜色、没有气味的气体，沸点-161.4℃，比空气轻，它是极难溶于水的可燃性气体。
甲烷和空气成适当比例的混合物，遇火花会发生爆炸。
化学性质相当稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂（如KMnO4）等一般不起反应。
在适当条件下会发生氧化、热解及卤代等反应。
甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一。
它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。
413kJ/mol、109°28′，甲烷分子是正四面体空间构型，上面的结构式只是表示分子里各原子的连接情况，并不能真实表示各原子的空间相对位置。
1.物质的理化常数:国标编号21007CAS号74-82-8中文名称甲烷英文名称methane；Marsh gas别名沼气分子式CH4 外观与性状无色无臭气体分子量16.04 蒸汽压53.32kPa/-168.8℃闪点：-188℃熔点-182.5℃沸点：-161.5℃溶解性微溶于水，溶于醇、乙醚密度相对密度(水=1)0.42(-164℃)；相对密度(空气=1)0.55 稳定性稳定危险标记4(易燃液体) 主要用途用作燃料和用于炭黑、氢、乙炔、甲醛等的制造2.对环境的影响:一、健康危害侵入途径：吸入。
健康危害：甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。
当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。
若不及时脱离，可致窒息死亡。
皮肤接触液化本品，可致冻伤。
二、毒理学资料及环境行为毒性：属微毒类。
允许气体安全地扩散到大气中或当作燃料使用。
ch4的热膨胀系数
ch4的热膨胀系数
（原创实用版）
目录
一、什么是热膨胀系数
二、甲烷（CH4）的热膨胀系数
三、影响热膨胀系数的因素
四、热膨胀系数的应用
正文
一、什么是热膨胀系数
热膨胀系数是一个物体在温度改变时，其体积发生变化的程度。
这个系数以等压条件下，单位温度变化所导致的体积变化来表示。
热膨胀系数可以分为体积膨胀系数和线膨胀系数。
体积膨胀系数表示物体在温度变化时，其体积的变化与原始体积的比值；线膨胀系数则表示物体在温度变化时，其长度的变化与原始长度的比值。
二、甲烷（CH4）的热膨胀系数
甲烷（CH4）是一种常见的温室气体，它在大气中的浓度较高。
甲烷的热膨胀系数是科学家们关心的一个重要参数，因为它可以帮助我们了解甲烷在温度变化时的体积变化情况。
根据研究，甲烷的热膨胀系数大约为
0.172 1/℃，这意味着每升高1℃，甲烷的体积将会膨胀约0.172%。
三、影响热膨胀系数的因素
热膨胀系数受到多种因素的影响，包括材料的性质、温度变化范围、压强等。
对于甲烷而言，其热膨胀系数主要受到分子结构、温度和压强的影响。
在常温常压下，甲烷的热膨胀系数相对稳定，但在高温高压条件下，热膨胀系数可能会发生变化。
四、热膨胀系数的应用
热膨胀系数在许多领域都有广泛的应用，包括材料科学、工程设计、地球科学等。
ch4分子质量
ch4分子质量
CH4分子质量是指甲烷分子的质量，其化学式为CH4。
在化学中，分子质量是指一个分子中所有原子的质量总和，因此CH4分子质量也可以通过计算碳原子和氢原子的原子质量之和得出。
步骤一：计算碳原子和氢原子的原子质量
首先，我们需要了解碳原子和氢原子的原子质量。
碳原子的原子质量为12.01，氢原子的原子质量为1.01。
因此，在计算CH4分子质量之前，需要将碳原子和氢原子的原子质量相加。
碳原子的原子质量：12.01
氢原子的原子质量：1.01
步骤二：使用化学式计算分子质量
CH4的化学式表示了分子中碳原子和氢原子的数量和相对位置。
因此，可以通过CH4化学式计算出CH4分子的质量。
计算公式为：CH4分子质量 = 12.01 + 4 x 1.01
根据计算公式，可以得到CH4分子质量的结果为：
CH4分子质量 = 16.05
步骤三：应用CH4分子质量
CH4分子质量对于许多化学应用都非常重要。
例如，在燃烧过程中，CH4经历化学反应并释放出能量。
在这种情况下，CH4分子质量是计算可燃物质量的重要因素之一。
此外，在环境科学中，CH4分子质量用于计算地球大气中甲烷的浓度。
由于甲烷在大气中的作用是全球变暖的重要贡献因素，因此了解甲烷分子质量在环境保护研究中是至关重要的。
结论
在化学和环保领域中，CH4分子质量是重要的概念之一。
通过计算碳和氢原子的质量之和，可以得到CH4分子的质量。
这个数值在许多化学应用中都非常重要，包括燃烧过程和环保研究。
了解CH4分子质量的概念和应用可以帮助我们更好地理解和利用化学原理。
甲烷和碳反应方程式
甲烷和碳反应方程式1. 简介甲烷（CH4）是一种简单的有机化合物，由一个碳原子和四个氢原子组成。
它是天然气的主要成分，也是一种重要的温室气体。
在大气中，甲烷的浓度对地球的气候变化有着重要的影响。
甲烷可以通过多种途径与碳反应，形成不同的化合物。
这些反应方程式描述了甲烷与碳的化学反应过程，为我们理解这些反应提供了基础。
2. 甲烷的结构和性质甲烷的化学式为CH4，它是一种无色、无臭的气体，在常温下为气态。
甲烷是一种非极性分子，由于碳原子周围的四个氢原子对称排列，使得甲烷分子呈现出四面体的形状。
甲烷是一种稳定的化合物，不容易被氧化或分解。
它在常温下不与大多数物质发生反应，但在高温和高压的条件下，甲烷可以与许多元素和化合物反应。
3. 甲烷氧化反应甲烷与氧气的氧化反应是一种重要的化学反应，也是甲烷作为温室气体的主要消耗途径之一。
该反应可以用以下方程式表示：CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O在这个反应过程中，甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水。
这是一种放热反应，释放出大量的能量。
甲烷氧化反应在自然界中主要由细菌和其它微生物引发，也是火焰燃烧的基本过程之一。
4. 甲烷裂解反应甲烷裂解是指甲烷分子在高温条件下分解为较小的分子的反应。
这个反应可以用以下方程式表示：CH4 -> C + 2H2在这个反应过程中，甲烷分解为碳和氢气。
这是一种吸热反应，需要输入能量。
甲烷裂解反应在工业上有很多应用，例如合成气的制备和氢气的生产。
此外，甲烷裂解也是一种重要的研究课题，对于理解碳的行为和催化剂的设计具有重要意义。
5. 甲烷与卤素的反应甲烷可以与卤素（如氯、溴、碘）发生取代反应，形成相应的卤代烷化物。
这些反应可以用以下方程式表示：CH4 + Cl2 -> CH3Cl + HCl在这个反应过程中，甲烷与氯气反应生成氯代甲烷和氢氯酸。
类似地，甲烷也可以与溴和碘反应形成相应的溴代烷化物和碘代烷化物。
甲烷与卤素的反应是一种重要的有机化学反应，广泛应用于有机合成和化学工业中。
ch4化合物类型
ch4化合物类型【原创实用版】目录一、引言二、CH4 的定义与性质三、CH4 的化合物类型及其应用四、总结正文【引言】甲烷（CH4）是最简单的有机化合物，由一个碳原子和四个氢原子组成。
作为一种清洁的能源和化工原料，甲烷在全球范围内有着广泛的应用。
本文将介绍甲烷的化合物类型及其应用。
【CH4 的定义与性质】甲烷是一种无色、无臭、无毒的气体，在标准状态下，密度约为0.7174g/L，难溶于水。
甲烷的化学性质相对稳定，不易发生氧化还原反应，但在光照条件下可与卤素单质发生取代反应。
【CH4 的化合物类型及其应用】1.卤代甲烷：卤代甲烷是甲烷中氢原子被卤素原子取代而生成的化合物，包括一氯甲烷（CH3Cl）、二氯甲烷（CH2Cl2）、三氯甲烷（CHCl3）和四氯化碳（CCl4）等。
这些化合物广泛应用于制冷剂、清洗剂、溶剂和农药等领域。
2.醇类：醇类是甲烷与羟基（-OH）相连的化合物，例如甲醇（CH3OH）和乙醇（C2H5OH）。
醇类化合物具有较强的还原性，可用作燃料、溶剂和化工原料等。
3.酸类：甲烷与羧基（-COOH）相连可生成酸类化合物，如甲酸（HCOOH）和乙酸（CH3COOH）。
这些化合物具有较强的酸性，可用作催化剂、染料和食品添加剂等。
4.酯类：酯类是甲烷与羧酸反应生成的化合物，例如甲酸甲酯（HCOOCH3）和乙酸甲酯（CH3COOCH3）。
酯类化合物具有水果般的气味，可用作香料、调味剂和化妆品添加剂等。
5.醚类：醚类是甲烷与氧原子相连的化合物，如甲醚（CH3OCH3）和乙醚（C2H5OCH2CH3）。
醚类化合物具有较好的溶剂性和抗冻性，可用作溶剂、抗冻剂和润滑油等。
【总结】甲烷作为一种重要的化学原料，其化合物类型繁多，应用领域广泛。
甲烷高温分解化学方程式
甲烷高温分解化学方程式甲烷高温分解是指在高温条件下，甲烷分子发生化学反应，分解成不同的产物。
甲烷（CH4）是一种简单的有机化合物，由一个碳原子和四个氢原子组成。
它是天然气的主要成分之一。
当甲烷受热时，它的分子会发生断裂，产生不同的反应产物。
甲烷高温分解的化学方程式可以表示为：CH4 -> C + 2H2甲烷分解生成碳和氢气。
在这个反应中，甲烷分子中的碳-氢键断裂，形成一个碳原子和两个氢原子。
碳原子会形成固体状的碳，而氢原子会以气体的形式释放出来。
这个反应是一个热力学上的放热反应，因为反应产物的总能量比起始物质的能量更低。
甲烷高温分解是一个重要的反应，对于了解热分解反应和烃类化合物的性质具有重要意义。
它在工业上有一些应用，比如用于生产氢气和制备纯净的碳材料。
甲烷高温分解的机理还不完全清楚，但有一些理论认为这个反应是通过自由基机理进行的。
在高温下，甲烷分子中的C-H键会断裂，产生自由基CH3和H。
这些自由基会引发链反应，进一步分解甲烷分子。
甲烷高温分解的反应条件对于产物的选择和产率有重要影响。
在较高的温度下，例如3000°C，主要产物是碳和氢气。
但在较低的温度下，例如1000°C，反应会产生一些富碳的化合物，如乙烯和苯。
值得注意的是，甲烷高温分解是一个不可逆的反应，即产物无法再反应生成甲烷。
这意味着一旦甲烷分解，就无法通过简单的化学方法将其还原成甲烷。
甲烷高温分解是一个重要的化学反应，它可以将甲烷分解成碳和氢气。
这个反应在高温条件下进行，并且是一个放热反应。
了解甲烷高温分解的机理和条件对于研究热分解反应和烃类化合物的性质具有重要意义。
这个反应在工业上也有一些应用，如氢气的生产和纯净碳材料的制备。
甲烷
甲烷/沼气/ methane；Marsh gas甲烷甲烷分子式CH4。
最简单的有机化合物。
甲烷是没有颜色、没有气味的气体，沸点-161.4℃，比空气轻，它是极难溶于水的可燃性气体。
甲烷和空气成适当比例的混合物，遇火花会发生爆炸。
化学性质相当稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂（如KMnO4）等一般不起反应。
在适当条件下会发生氧化、热解及卤代等反应。
甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一。
它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。
413kJ/mol、109°28′，甲烷分子是正四面体空间构型，上面的结构式只是表示分子里各原子的连接情况，并不能真实表示各原子的空间相对位置。
1.物质的理化常数:国标编号 21007CAS号 74-82-8中文名称甲烷英文名称 methane；Marsh gas别名沼气分子式 CH4 外观与性状无色无臭气体分子量 16.04 蒸汽压 53.32kPa/-168.8℃闪点：-188℃熔点 -182.5℃沸点：-161.5℃溶解性微溶于水，溶于醇、乙醚密度相对密度(水=1)0.42(-164℃)；相对密度(空气=1)0.55 稳定性稳定危险标记 4(易燃液体) 主要用途用作燃料和用于炭黑、氢、乙炔、甲醛等的制造2.对环境的影响:一、健康危害侵入途径：吸入。
健康危害：甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。
当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。
若不及时脱离，可致窒息死亡。
皮肤接触液化本品，可致冻伤。
二、毒理学资料及环境行为毒性：属微毒类。
允许气体安全地扩散到大气中或当作燃料使用。
有单纯性窒息作用，在高浓度时因缺氧窒息而引起中毒。
空气中达到25～30%出现头昏、呼吸加速、运动失调。
急性毒性：小鼠吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用；兔吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用。
ch4化合价
CH4化合价
CH4化合价是+4价。
甲烷，化学式CH4，是最简单的烃。
CH4由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成，因此甲烷分子的结构为正四面体结构，四个键的键长相同键角相等。
在标准状态下甲烷是一无色无味气体。
一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷。
甲烷主要是作为燃料，如天然气和煤气，广泛应用于民用和工业中。
作为化工原料，可以用来生产乙炔、氢气、合成氨、碳黑、硝氯基甲烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氢氰酸等。
生成甲烷的化学方程式
生成甲烷的化学方程式
甲烷（CH4）是一种普遍分布在大气、水体和地下气体中的有机物质，是最重要的天然气之一，也是主要的燃料。
生成甲烷的化学方程
式是：
C（原子）+2H2（分子）→CH4（分子）+H2O（分子）
其中，C代表碳原子，H2代表氢分子，CH4代表甲烷分子，H2O代
表水分子。
甲烷的生成过程涉及氢原子和碳原子结合而形成甲烷分子，在这个反应过程中会产生水分子这三种物质。
甲烷可以通过天然气（煤炭、石油等）的焚烧来生成，也可以通
过活性炭进行吸附和转化而产生。
这些资源在经过高温和高压处理后，可以被转化为甲烷。
此外，研究人员还发现，土壤、沉积物、潮汐流
和湿地等泥沙土壤中的微生物也具有一定的群落，可以产生甲烷。
甲烷的合成过程可以从一种微生物到另一种微生物的变化来描述，并且包括从一种物质到另一种物质的变化。
从一个反应方式来看，甲烷可以由碳和氢结合而成，由于它们的
本质不同，所以需要克服相异的化学结构，根据第二定律（熵正确），这种反应能量的总变化必须小于零，也就是说，甲烷的合成必须产生
出负的能量平衡，这就意味着甲烷的形成需要能量的投入，因此，一
般来说，甲烷的生成是一个耗能的过程。
ch4熔点
ch4熔点
甲烷（CH4）是一种无色、无味的气体，是天然气的主要成分，也是人类活动的重要燃料。
甲烷的熔点是-182.5℃，是一种极低的温度，这意味着它在室温下是气态的，而且它的沸点也很低，只有-164.5℃。
甲烷的熔点是-182.5℃，这是一个极低的温度，这意味着它在室温下是气态的，而且它的沸点也很低，只有-164.5℃。
由于甲烷的熔点极低，它在室温下是气态的，因此它的液态形式很少见。
甲烷的液态形式只有在极低的温度下才能形成，比如在-182.5℃以下的温度下，甲烷才能形成液态。
甲烷的熔点极低，这也意味着它的熔化过程非常快，只需要很少的热量就可以使它从固态转变为气态。
这也是甲烷作为燃料的一个重要原因，因为它可以很容易地被燃烧，而且燃烧的效率也很高。
甲烷的熔点极低，这也意味着它在室温下是气态的，因此它的液态形式很少见。
由于甲烷的液态形式只有在极低的温度下才能形成，因此它的液态形式很少见，而且它的液态形式也不容易储存。
总之，甲烷的熔点是-182.5℃，是一个极低的温度，这意味着它在室温下是气态的，而且它的液态形式也很少见，因此它的液态形式也不容易储存。
由于甲烷的熔点极低，它可以很容易地被燃烧，因此它是一种重要的燃料。
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c,8
c,1 E,2 e,4
调度图如下：
P1 0 A 4 5 6 7 13 B I 0 I P2
4
12 13 C 14 E 16
20 得到e 图中的阴影部分为通信延迟 I表示处理机空闲
21 D 23 27 得到d
2台处理机的采用结点复制技术的调度方案如下： P1
A,4 a,1 a,1
P2
A’,4 a,1 C’,1
E
例中的粗粒度程序图如下：
a,6 b,6 c,6 d,6 A,8
d,6 e,6 f,6 C,4
i,4 j,4
k,4
B,4
D,6
g,4 h,4 E,6 q,0
n,4
2台处理机的粗粒度调度如下：
P1
0 A 0 I 14 C B 18 22 D I
P2
8
14
18
22
28
32 E
38
图中的阴影部分为通信延迟 I表示处理机空闲
c. 在收到Accept后，如结点仍然为 Sender，则选定最合适的任务给响应结点。 d. 如Too-High超时已经结束，而 Accept消息尚未收到，Sender表示原来假定的 平均系统负载值太低（阈值），它可以广播 Change Average消息给其它结点，增加平均负 载值。
（2）Receiver-initiated：接收者启动，适合 于重负载系统。 a. Receiver广播Too-Low消息，设置 Too-Low Timeout，开始收听Too-High消息。 b. 假如收到Too-High消息，Receiver完 成上述类似于Sender所做的动作。 c. 在收到Too-High消息之前，TooLow已经超时，Receiver也可以广播Change Average消息到其它的结点，减小平均负载值。
4.1.3静态多处理机调度
结点复制：为了消除空闲时间和进一步降 低处理机间的通信延迟。 如下面的程序图所示的例子：
A,4 a,1 B,1 a,8 C,1
b,1 D,2 d,4
c,8
c,1 E,2 e,4
2台处理机的不用结点复制技术的调度方案如下： P1
A,4 a,1 a,8
P2
B,1
C,1
b,1 D,2 d,4
2. Selection Policy（选择策略） 在Transfer Policy确定Sender后，选择策略即 去选哪一个任务进行传送。最简单的办法是 选定最新使该结点成为可发送结点的那个任 务。
3. Location Policy（定位策略） 用来确定传送任务应该传送给哪一个结点。 一般所用的方法为Polling，可串行做或并行 进行（multicast），可随机进行，即根据以 前收集的信息随机进行或按照近邻方式进行。 也可以广播方式进行。
B,1
C,1
b,1 D,2 d,4
c,1 E,2
c,1
e,4
调度图如下：
P1 0 A 4 5 6 7 8 10 B C D 0 A P2
4 5 6 7 9
C E
14 得到d
13 得到e 图中的阴影部分为通信延迟 I表示处理机空闲
比较两种方案： 采用结点复制的技术后，调度方案所用的时 间几乎短了50%，其原因是由于消除了两台处 理机之间的延迟（a，8）和（c，8）。
2. 动态的负载平衡 在应用程序运行过程中实现负载平衡，通 过分析并行系统的实时负载信息，动态的将 任务在多处理机之间进行分配和调整。
4.2.2 负载分配算法的构成
1. Transfer Policy（传送策略） 用来确定一个结点是否进行任务传送。 常用的是阈值（Threshold policy）。把结 点分成忙碌和空闲两类，某个结点的负载低 于阈值即为空闲，高于阈值为忙碌。如果阈 值设置过低，负载量人为的很高；如果阈值 设置过高，结点事实上已经支持过重的计算， 但表面上仍显得空闲。 如结点上产生了一个新的任务，使负载超 过了阈值，则可认定此结点为Sender，如负 载低于阈值，则可认为此结点是可接收远程 任务的Receiver。
x，i
y，j
n，s
u，k v，h
（n，s）=（结点名，粒度） （x，i）=（输入变量，延迟） （u，k）=（输出变量，延迟） 粒度是指程序段所含的计算量； 延迟主要指通信延迟，包括通道延迟和消息 延迟。
例中的细粒度程序图如下：
1,1 2,1 3,1 4,1 5,1 e,6 e,6 10,2 6,1
第四章 划分与调度
4.1 粒度划分与组合
4.1.1 细粒度程序调度 4.1.2 粒度的组合 4.1.3 静态多处理机调度
4.2 负载平衡 4.3 程序流机制
4.1 粒度划分与组合
做并行程序设计时要回答两个基本问题： （1）如何将程序划分成并行模块、子任务 以获得最短执行时间。 （2）计算中的并发粒度为多大会比较理想。 这与问题以及机器都有关，需要在并行性与 调度开销之间做折衷。
1,1 a,6 7,2
2,1 b,6 8,2
3,1 c,6 d,6
4,1 d,6 9,2 e,6
5,1 e,6 10,2
6,1 f,6
A
g,4 h,4
d,6 11,2 j,4 k,4 12,2
l,3
i,4
3,0
4,0
13,2
B C
q,3 p,3 16,2 15,2 o,3
14,2
n,4
m,3
D
17,2
计算机与信息学院研究生课程
高等计算机系统结构
高等计算机系统结构
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 高等计算机的核心技术——并行处理 加速比性能模型与可扩展性分析 互连与通信 划分与调度 并行存储器系统 Cache Coherence Memory Consistency 指令级并行处理
4.3 程序流机制
4.2 负载平衡
4.2.1 负载平衡的定义及其分类
问题背景：并行计算机的进程数目超过了 可用的处理机数。 负载的度量：CPU时间、通信时间、存储 器用量、并发进程数等等。 什么是负载平衡（Load Balance）？
1. 静态的负载平衡 针对应用程序中的各种信息（如各个任务 的计算量大小、依赖关系和通信关系）以及 并行系统本身的状况（如网络结构、各处理 结点计算能力）对应用程序中的并行任务作 出静态的分配决策，在运行该程序的过程中 依照事先的分配方案将任务分配到相应结点。 问题是任务负载是动态产生的，很难准 确预测。这种方法只用于理论推导而很难用 于实际。
需要8次乘法（每次需要101个CPU周期），7次 加法（每次需要8个CPU周期），以二叉树结 构完成，如下。
Aik
Ai1 B1j Bkj
Ai2 B2j
k=1,2
粒度=101
粒度=8
Aik Bkj
Gij= Ai1 B1j+ Ai2 B2j
在20MHz下，M68000汇编代码如下（后面的数 字是指令所用的周期数）： Move W Axx, D1 15 Move W Bxx, D2 15 MPTY D1, D2 71 Move L D2, PAR 20 Move L PAR1,D1 20 Move L PAR2,D2 20 ADD L D1, D2 8 Move L D2, PSUM 20
使用8个处理机进行并行调度，共需751个周期。 和顺序调度相比，获得的加速比为:
864 S 1.15 751
采用粒度组合减少通信开销：
A B C D E F G H
d
J
d
d
K
d
d
L
d
d
M
d
d
d
d O d P SUM d
d
V W Z
N
X Y
通信延迟为： d 212周期 各结点粒度为：
V W X Y 101 101 8 210 Z 8 8 8 24
程序图中最大并行度已降为4，所以只需要用4 台处理机执行此粗粒度程序即可。 上述调度方案只用了
210 212 24 446个周期， 864 S 1.94 446
第四章 划分与调度
4.1 粒度划分与组合 4.2 负载平衡
4.2.1 负载平衡及其分类 4.2.2 负载分配算法的构成
7 11 9 10 1 11 2 12 3
18 20 22 24 9 8 7
10
26
14 12 16 19 13 21 24 14 26
30 15 32
35 37 16 40 42 17
28
图中的阴影部分为通信延迟
4.1.2粒度的组合
如果加大粒度有可能消除消除一些不必要 的通信时延或降低总的调度开销，则将多个 细粒度结点组合成粗粒度结点。 前面细粒度的程序图经过粒度组合可以得 到粗粒度的程序图如下所示：
通信延迟d的计算：
P1 P2
T3
T1 T2 DMA 串行链路 DMA T4 T5
存储器
存储器
其中，T3是32位在20Mbps下的传输时间，折合 成M68000的周期，T6是由于软件协议的延迟 （假定用5条Move指令，共100个周期）。
d T1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 20 20 32 20 20 100 212周期
a,6
7,2
b,6
8,2
c,6
d,6
d,6
9,2
f,6 f,6 d,6 11,2
j,4 k,4
g,4
h,4
i,4 3,0 14,2 15,2 n,4
4,0 13,2 m,3
12,2 l,3
q,3
17,2
p,3 16,2
o,3
2台处理机的细粒度调度如下：