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甲烷的化学性质和反应

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编辑时间 : 2020-05-14

  

  在正常情况下,甲烷相对稳定,不会与高锰酸钾或强酸或强碱等强氧化剂发生反应。然而,在某些条件下,甲烷也会发生一些反应。

  取代反应

  上海甲烷的卤化主要包括氯化和溴化。甲烷和氟之间的反应是放热的。一旦反应发生,大量的热量难以除去,破坏了生成的氟甲烷,仅获得碳和氟化氢。因此,直接氟化反应难以实现,需要用稀有气体稀释。碘和甲烷之间的反应需要更高的活化能,这使得反应很困难。因此,碘不能直接与甲烷反应生成碘甲烷。但是它的反作用很容易实现。

  以氯化为例:可以看出,试管内氯气的黄绿色气体逐渐消退,产生白雾,试管内壁产生油滴。这是一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿(或三氯甲烷)、四氯化碳(或四氯化碳)、氯化氢和少量乙烷(杂质)的混合物,由甲烷和氯气反应生成。

  CH4 Cl2(照明)CH3Cl(气体)HCl

  CH3Cl  Cl2(照明)CH2Cl2(油)HCl

  CH2Cl2 Cl2(照明)ch2cl  3(油)HCl

  氯化氢氯气(轻)四氯化碳(油)氯化氢

  试管中的液面上升,盐水中的白色晶体被分离出来,这是因为反应中产生的氯化氢溶解在水中。因为氯化氢极易溶于水,溶于水会增加水中氯离子的浓度,导致氯化钠晶体析出。用拇指按住管口,提高液位,使管口朝上,上海氦气并将紫色石蕊试液或锌颗粒滴入管中,以确认其为稀盐酸。


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  如果控制氯的量,大量的甲烷被用来主要获得氯甲烷;如果使用大量的氯,主要获得四氯化碳。在工业上,混合物通过精馏一个接一个地分离。上述氯化产品都是重要的溶剂和试剂。

  特点:室温下黑暗中不发生反应;

  (2)在250下反应;

  (3)在室温下能在光的作用下反应;

  (4)光引发反应,吸收一个光子可以产生数千个氯甲烷分子;

  (5)如果有氧或一些杂质能捕获自由基,反应有一个诱导期。诱导期的长度与这些杂质的量有关。

  根据上述事实的特点,可以判断甲烷的氯化是一个自由基取代反应。

  氧化反应

  甲烷最基本的氧化反应是燃烧:

  CH4 2O2CO2 2H2O

  甲烷的氢含量是所有碳氢化合物中最高的,达到25%。因此,相同质量的气态烃完全燃烧,甲烷的耗氧量最高。

  点燃纯甲烷,在火焰上方盖上一个干燥的烧杯,很快你就可以看到水蒸气在烧杯壁上凝结。倒置烧杯,加入少量清水,摇动,石灰水变浑浊。这表明甲烷燃烧产生水和二氧化碳。甲烷气体被收集在一个高的玻璃圆筒中,直立在桌子上,移开玻璃板,迅速将燃烧着的勺子和燃烧着的蜡烛伸入圆筒中,蜡烛火焰立即熄灭,但是甲烷在瓶口燃烧,发出一种浅蓝色的火焰。这表明甲烷可以在空气中安静地燃烧,但不会有助于燃烧。一个大试管被用来排水。首先,从储氧筒输入2/3体积的氧气,然后引入1/3体积的甲烷。用橡皮塞塞住它,然后把它从水里拿出来。将试管倒置数次,以充分混合气体。用布包裹试管的外部,使试管口稍微向下,取下塞子,用小燃烧的木条迅速点燃试管口的火,即会出现尖锐的爆炸声音。虽然这个实验很简单,但很容易失败。点燃从玻璃导管口排出的甲烷,并将其放入充满氯气的瓶子中。甲烷将继续燃烧,发出红色和黄色的火焰,同时可以看到黑烟和白雾。黑烟是碳黑,白雾是氯化氢气体和水蒸气形成的盐酸液滴。高温分解

  在隔绝空气并加热到1000的条件下,甲烷分解生成炭黑和氢气。

  CH4=(1000)=C  2H2

  氢气是合成氨和汽油工业的原料。炭黑是橡胶工业的原料。

  水合物形成

  甲烷可以形成笼状水合物,甲烷被包裹在“笼”中。这就是我们通常所说的可燃冰。它是一种冰状的、非化学计量的笼状晶体化合物(碳具有很大的电负性,可以吸引靠近它的氢原子,在高压下形成氢键,形成笼状结构),上海一氧化碳通过在一定条件下(合适的温度、压力、气体饱和度、水盐度、酸碱度等)在中高压和低温下混合水和天然气而形成。)。它可以用氢氧化镁表示,m代表水合物中的气体分子,n是水合指数(即水分子的数量)。

  可燃冰主要储存在寒冷地区的海床或冻土中,很难找到和探索。新开发的仪器具有极高的灵敏度,可以现场实时准确测量海底土壤和岩石中各种超痕量甲烷、乙烷、丙烷和氢气的含量,从而判断可燃冰资源的存在和数量等指标。

  甲烷含量超过99%的天然气水合物也称为甲烷水合物。