甲烷的制备与性质

1、甲烷的制备与性质一、实验教学目标掌握实验室制备CH4及CH4性质实验的操作；初步学会CH4实验的演示教学方法.二、实验原理CH4制备的主反响：CH3COONa+NaOHfNa2CQ+CHd?CH4制备的副反响：CH4在空气中的燃烧点燃CH4+2O22H2O+CO2CH的物理性质：俗名天然气、沼气、坑气、瓦斯.通常状况下,CH4无色、无味、极难溶于水(17c时,3.5mg*100mL-1),密度比空气小(标准状况下0.717g*L-1),结构为正四面体非极性分子,是有机物中最简单的分子.CH4的化学性质：通常情况下,CH4性质稳定,不易与强酸、强碱、卤素单质的水溶液和强氧化剂反响,特定条件下会发

2、生一些反响.空气中燃烧产生淡蓝色火焰,甲烷中混入氧气或空气遇明火会发生爆炸(CH4的爆炸极限体积比为5%-15%),引燃温度为538C0三、实验用品与仪器铁架台、酒精灯、火柴、大试管、单孔橡胶塞、120°,300玻璃导气管、研钵、水槽、集气瓶、玻璃片、电子天平、地竭钳、铝箔、药匙、玻璃棒、锥形瓶.无水CH3COONa(L.R.)、碱石灰(L.R.)、NaOHL.R.)、CaO(L.R.)、Fe2O3(L.R.)、0.1%酸性KMnO4(aq)、澄清Ca(OH)2(aq)、30%H2O2(aq)、MnO2(L.R.).四、实验内容1.CH4的制取与收集(1)方法1实验操作过程及现象：检

3、查装置气密性：然后称取取7.5g处理过的无水CH3COONa、2.0gNaOH、2.0gCaO,再将它们分别在研钵内研成粉末后混合均匀后放入已剪好的铝箔中,将装有药品的铝箔推入洁净、枯燥的大试管,管口略向下倾斜,预防加热时反响产生的水倒流入高温加热部,使试管破裂塞进单孔塞；根据从左到右,从上到下的原那么组装仪器装置如下列图;点燃酒精灯后,先预热试管中后部位12分钟切勿预热到铁夹处,然后集中在试管的药品前部加热,一段时间后当出气量减弱时在集中于试管底部加热.大试管的倾斜角度要适度,以预防生成的气体将前面的药品带出堵住试管口；导气管刚开始有气泡冒出时不接收,待气泡快速、均匀、冒出时,表示管中空气排

4、尽.取支试管,其中装满水,用大拇指堵住试管口,倒置于盛有水的水槽中,开始收集CH4当所需的CH4收集完毕,先要取出导管在撤离酒精灯,以防倒吸.撤除装置,处理药品,清洗仪器.考前须知：该反响是在无水条件下进行的,因此发生装置必须枯燥；.2研磨不同固体颗粒时一定要分开研磨,然后再均匀混合.为预防NaOH吸收空气中的水分,应将NaOH的研磨放在最后；O3CaO并不参与反响,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,分散和固定液相,降低液面的流动性,减弱或预防试管腐蚀和破裂,同时也使反响物混合疏松,利于CH4气体的逸出. 验纯：把用排水法收集的甲烷气体,用大拇指按住试管口,将试管口向下略倾

5、斜靠近酒精灯火焰,如果甲烷安静的燃烧或发出“噗的一声,那么说明甲烷纯洁,可以进行下面的性质实验； 实验结束后,先移出导管后熄灭酒精灯,以防倒吸.实验现象：反响物在加热时融化,验纯时甲烷安静的燃烧,说明甲烷是纯洁的.考前须知：该反响是在无水的条件下进行的,所以发生装置必须枯燥；研磨不同固体颗粒时一定要分别研磨,然后在混合均匀.为预防NaOH吸水,应将其放在最后研磨；加热时,缓缓向后移动酒精灯,加热时应将试管向下倾斜,保证充分反响,增加甲烷产量；甲烷在验纯时试管口应向下略倾斜；该实验中的CaO并不参与反响,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,预防试管炸裂,同时也使反响混合物疏松,

6、便于甲烷气体的逸出；实验结束后,先撤导管,后撤酒精灯预防水倒吸,使试管炸裂.方法二操作过程：检查装置气密性：把导管的下端侵入水槽中,用双手紧握试管底部也可用热毛巾捂热或者用酒精灯微热,如果观察到导气管口有气泡逸出,证实装置气密性良好；取3gCH3COONa、2gNaOH、2gF及O3,将三者分别用研钵研细,再混合均匀,借用纸槽参加硬质试管中药品平铺在试管底部,塞进单孔塞；点燃酒精灯后,先预热试管1分钟,然后集中火力由管前向管尾加热；用排水法收集甲烷极难溶于水,.反响开始后,待气泡快速、均匀冒出时,此时整个装置中的空气已排尽,开始收集.当试管口冒出第一个气泡时,表示已集满,用手捂住试管口,移除水

7、面； 验纯：把用排水法收集的一试管甲烷气体,用大拇指按住试管口,将试管口向下略倾斜靠近酒精灯火焰,如果甲烷安静的燃烧或发出“噗的一声,那么说明甲烷纯洁,可以进行下面的性质实验； 收集：用排水法分别收集1/3体积的甲烷备用.收集完后,将弯型导管换成直型导管.实验现象：反响物在加热时融化；验纯时,甲烷安静的燃烧,说明甲烷是纯洁的；该反响制甲烷,产生速度比方法一快.考前须知： 该实验中Fe2O3并不参加反响,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,预防试管炸裂,同时也使反响混合物疏松,便于甲烷气体的逸出；其次FeO3有很好的传热性,所以反响预热时间短,反响快；其密度大,对反响物有固定作

8、用. 导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞(不要太长)有利于产生的气体排出；加热时应将试管向下倾斜；实验结束后,先撤导管,后撤酒精灯(预防水倒吸,使试管炸裂).2.甲烷的性质实验(1) 甲烷在空气中的燃烧操作过程：甲烷验纯后直接在导管口点燃；然后在甲烷火焰上方倒置一个枯燥的小烧杯；最后换一个用澄清石灰水浸润的烧杯罩在甲烷火焰上方,观察实验现象.实验现象：在导管口点燃,开始为浅蓝色火焰,几分钟后看到发出黄色火焰；在甲烷火焰上方倒置一个枯燥的小烧杯,可观察到烧杯壁上有水珠生成；换一个用石灰水浸润的烧杯罩在甲烷火焰上方,可观察到石灰水变浑浊.解释：点燃CH4+2O22H2O+CO2CO2+Ca(OH)

9、2CaCO3+H2O考前须知：甲烷经验纯后点燃,可看到浅蓝色火焰,但是有时会看到黄色火焰,其中原因比拟复杂.(2) CH4与酸性KMnO4溶液的反响操作过程：将直型导管直接通入装有3mlKMnO4的试管中,观察高锐酸钾颜色变化.实验现象：高钮酸钾溶液不褪色.解释：CH4无不饱和键,不能与酸性KMnO4反响使其褪色.考前须知：在空气中放置一段时间后,KMnO4也会褪色,但这是与空气中的复原物质反响了,而并非CH4的作用.(3) CH4与澳水反响操作过程：将直型导管直接通入装有3ml滨水的试管中,观察澳水的颜色变化.实验现象：澳水不褪色解释：CH4无不饱和键,不能与澳水反响使其褪色考前须知：如果通

10、入甲烷时间过长,可能会看到滨水褪色,其原因是甲烷从液面下冒出时,对于滨水溶液中易挥发的澳具有“携带作用,因此通气时间稍长,也会使滨水溶液的颜色变浅或完全褪去,也可能是由于甲烷中混有复原性气体所致,从而造成误解.(4) CH4与O2混合爆鸣实验操作过程：以H2O2分解法,用排水法在原来已收集的1/3体积的甲烷的集气瓶中继续收集满氧气.用毛玻璃片盖住瓶口,再用抹布包住集气瓶,瓶口对住火焰点燃,观察现象.实验现象：在火焰点燃后,可看到“火蛇般的火焰蹿出,并伴有消沉的爆鸣声.解释：甲烷中混入氧气遇明火会发生爆炸.考前须知： 在做甲烷的燃烧与爆鸣实验时,必须要先验纯； 爆鸣时,集气瓶口应高于瓶底,集气瓶

11、口的位置应高于酒精灯火焰.预防爆鸣冲击力太大,打翻酒精灯.五、相关文献与重点文献综述1 .封享华,彭杰,封丽.甲烷制备实验条件优化J.化学教学,2021,(01):57-59.评价：本篇文章主要研究了多种因素对甲烷制备的影响,旨在优化甲烷制备的实验条件.通过研究说明,甲烷制备实验主要是由CH3COONa与NaOH在熔融时发生反响,由此解释了甲烷制备过程中,试管容易破裂的原因.并指出水分是否存在是该实验成功与否的关键.通过阅读这篇文章,一方面可提升个人实验技能,另一方面有利于以后从事教学时对各种实验现象的科学解释.2 .秦丙昌.保护试管制备甲烷的方法J.化学教育,2021,(04):75-76.

12、评价：在甲烷制备实验中试管易炸裂,造成资源的浪费.而本篇文章就提出了保护试管的方法,是通过铜片制作了一种与试管相配套的船形反响器.通过实验证实该方法不仅有效的保护了试管,而且有利于甲烷产率进一步提升.这篇文章详细介绍了船形反响器的制作,且经过了实验证实其是行之有效的.这为我们以后进行甲烷制备实验提供了很好的借鉴作用.3 .徐春秀.高师中学化学教学论中甲烷制备实验的教学改良研究J.江西化工,2021,(02):48-51.评价：本文主要是对中学教材中的甲烷的制取实验进行了详细分析.主要探究了不同催化剂对甲烷制备实验的催化效果,及对适宜的反响物配比进行了探究且提出了比拟适宜的实验方案.这对中学化学

13、中甲烷制取实验有很大提升,并启发了我以后教学时要对课本已有知识进行分析改良,这样才能切实提升自我的科学素养.4 .李志富,许宁.甲烷制备方法的改良研究J.化学教育,2004,(08):52,63.评价：本篇文章对中学的甲烷制备实验做了一个系统的分析与改良,指出传统的制备方法存在诸多缺乏,并提出了改良的方法.主要是从硬质试管、药品组成、性质检验几个方面进行改良,这对甲烷制备实验的整体提升有极大的作用,在以后从事教学时就可以从中借鉴学习,更好的完成实验的演示.5 .秦丙昌,宋正华,付小普.甲烷制备实验的探讨J.化学教学,2003,(10):12-13.评价：实验室通常采用无水乙酸钠和碱石灰共热制备

14、甲烷.然而,碱石灰的成分是什么,却有两种不同说法；按上述方法制备甲烷,往往存在反响慢、产率低等问题,并且,反响过程中有大量水生成,也未得到明确解释.为了解决上述问题,该文献对此实验进行了探讨,明确了碱石灰的成分,比拟了不同制备方法的实验效果,确定了最正确原料配比.6 .刘怀乐.简析甲烷制备实验中遇到的问题J.化学教育,1991,(06):34-35,53.评价：本文以实验为依据,对甲烷制备实验中遇到的问题,谈一些熟悉.该文献对于一个实验,开展如此广泛、深入、持久地研究本身,说明了两点：一是这个实验是中学化学里的重点实验,也是难点实验；二是这个实验本身,从原理到方法,还有一些未被熟悉的客观规律,需要进一步地去研究,去分析.这篇文献让我们熟悉到了在甲烷制备实验中的很多问