甲烷的制备与性质

甲烷的制备与性质

一、实验原理

Δ

CH

3COONa＋ NaOH====Na

2

CO

3

＋CH

4 点燃

CH

4＋2O

2

====2H

2

O＋CO

2

CH

4＋2Cl

2

====4HCl＋C

甲烷制备装置

二、实验操作过程与实验现象

1.甲烷的制取

称取4.5gCH

3

COONa，1.2gCaO，1.2gNaOH，混合加入研钵中，研细混匀。将药品装入干燥试管，管口略向下倾斜，塞上带导管橡皮塞并固定于铁架台上。预热

1min 后，再对试管底部加热，约1~2min，即有大量CH

4

生成。点燃，火焰高度

达4～5cm，5min可收集500mLCH

4

。

2.甲烷的性质

（1）甲烷与酸性高锰酸钾反应

取一只试管，加入约3mL酸性高锰酸钾溶液，通入甲烷，观察颜色变化。

实验现象：无变化。

（2）甲烷与溴水反应

用排水法收集满一试管甲烷，然后再加入约3mL溴水，塞上塞子振荡，观察颜色变化。

实验现象：无变化。

（3）甲烷在空气中的燃烧

甲烷经验纯后点燃，可看到浅蓝色火焰。在甲烷火焰上方倒置一个干燥的小烧杯，观察现象。换一个用石灰水浸润的烧杯罩在甲烷火焰上方，观察现象。

实验现象：淡蓝色火焰（夹杂有黄色火焰）。

（4）甲烷与氧气混合爆鸣实验

以H

2O

2

为原料，MnO

2

为催化剂，用排水法收集2/3体积的氧气，再收集1/3体积

的甲烷，盖住瓶口，用抹布包住集气瓶，瓶口对住火焰点燃，发生爆鸣。

三、实验应注意的事项

1.此实验成功的关键取决于药品是否无水。即使是新购回的无水乙酸钠，亦应事先干燥后再使用。

2.该实验中的CaO并不参与反应，它的作用是除去苛性钠中的水分、减少苛性钠与玻璃的作用，防止试管炸裂，同时也使反应混合物疏松，便于甲烷的排出。

3.制备仪器如制氧气一般装好，用试管收集气体应先验纯（甲烷的爆炸极限的体积比为5%-15%）后收集或点燃。

4.CaO除了起干燥剂的作用外，还有使反应物疏松，让甲烷易于溢出，及传热作用。此反应成功率不是很高，而且试管极易炸裂，不易刷洗。

5.若CH

3

COONa过量，加热时会分解出丙酮，甲烷燃烧火焰便带有黄色。若NaOH 过量，则试管极易炸裂。

6.催化剂也可以选用碱石灰，Fe

2O

3

，MnO

2

等。

7.乙酸钠和氢氧化钠反应制取甲烷的反应一般认为是自由基反应，它由以下过程组成。

链引发：CH

3

COONa .CH3+.COONa

甲烷生成：.CH3+NaOH CH4+.ONa

碳酸钠生成：.ONa+.COONa Na

2CO

3

当反应的温度过高时：.CH3+CH

3COONa CH

3

COOCH

3

+.ONa

链终止时产生CO：2.COONa CO+Na

2CO

3

四、相关文献与重点文献综述

1.催化条件：用铁粉或二氧化锰代替碱石灰，加快了反应速度，混合物较膨松，生成更多的甲烷气体，催化作用较好。而用炉渣灰则可以减少实验花费，混合物更疏松，反应速度加快更有利于甲烷气体的逸出，试管更不易炸裂，而且实验完成后，试管更容易洗涤，是一种比较理想的吸水剂催化剂。

2.此实验中试管极易炸裂，或者很难刷洗。有时候为了刷洗会使用大量的酸液。为了减少试管的炸裂比例，和酸液的使用率，节约成本，本实验可以采用铝箔试管代替硬质大试管。铝箔试管的制法是将包装香烟的铝箔（附在铝箔另一面的白纸去掉）或市售铝箔纸沿硬质试管外壁卷成三至四层筒状，长度越是硬质试管的4/5，将卷成筒状的铝箔取下，平放在桌面上，用手轻微卷一下，使其外径小于硬质试管的内径，然后封闭一端就制成了一简易的铝箔试管。然后再把研细混合均匀的药品装入铝箔试管中。经实验发现改造后的铝箔试管不但使药品导热快受热均匀，反应速率大大加快，而且使产气量增多，更重要的是能保护硬质试管，使反应混合物不能粘附在试管壁上，反应结束后取出铝箔，硬质试管完好无损。除此之外还有铁屑绝缘法和铁皮绝缘法。

五、参考文献

1.李圣菊 .对《甲烷的制备》实验的探究【J】.Educational Equipment And Experiment .22卷第3期,2006年三月 .P16

2. 任有良,张国春,刘萍.甲烷制备实验的认识与改进 .商洛学院学报.21卷第2期.P45-47

3.任有良，李晓霞，邓忠朝.甲烷制备实验中两个问题的探讨【J】商洛师范专科学校学报.18卷第4期.2004年12月.P121-123

六、思考题

该实验可以达到哪些实验目标和意义？

目的：掌握甲烷的实验室制法，了解甲烷的性质，练习不同的实验教学方法。

意义：甲烷是有机化合物中最简单的一种，是高中最常见的物质之一，了解甲烷的性质及制备，是高中所必须掌握的技能。需要我们熟练操作，安全是本实验最大的注意事项。