甲烷的制备

2020-03-02 01:58:23 来源：范文大全收藏下载本文

甲烷的制法与性质

一、目的与要求

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。

二、实验原理

CHCOONa+NaOH加热Na2CO3+CH43CH4+2O22H2O+CO2 点燃

三、主要材料与试剂

铁架台、酒精灯、托盘天平、研钵、水槽、药匙、玻璃棒、火柴、集气瓶、毛玻璃片、大试管、小试管、导气管、无水醋酸钠、NaOH、CaO、Fe2O

3、KMnO4溶液、溴水、澄清石灰水

四、实验内容 1，试剂的预处理

由于氧化钙，无水乙酸钠，氧化钙，氢氧化钠大都为块状颗粒为使反应物充分接触，使用前必须先在研钵中分别研细。由于氢氧化钠极易潮解，所以应最后研，待药品都研细后在研钵中用玻璃棒搅拌混合均匀，通过纸槽装入大试管。称取4.5g无水乙酸钠，1.2g氧化钙，1.2g氢氧化钠分别研细，再混匀。 2，甲烷的制取

按如图所示组装好仪器

检验装置气密性：把导管的下端侵入水槽中，用双手紧握试管底部，如果观察到导气管口有气泡逸出，证明装置气密性良好。把混好的药品装入纸筒送入大试管中，将仪器如制O2装置一样装好。先均匀预热，再集中火力由管前向管尾加热。用试管收集气体应先验纯(CH4的爆炸极限的体积比为5%～15%)后收集或点燃。

或取2药匙(约3g)无水醋酸钠，1药匙(约2g)NaOH,1药匙(约2g)Fe2O3，分别研细混匀。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CH4生成。点燃，火焰高度达4～5cm，5min可收集500mL CH4。该反应不需烘干药品，产气快，气流稳，气量多，火焰大，节省时间，操作简便。 3，验纯

用排水法收集一试管甲烷气体，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，则说明甲烷纯净，可以进行下面的性质实验。若发出爆鸣声，则不纯。 4，甲烷的性质

(1)甲烷与酸性高锰酸钾溶液反应。取一支试管，加入约3mL酸性高锰酸钾溶液，通入甲烷，观察颜色变化。

(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。

(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，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，说明有CO2生成。

(4)甲烷与氧气混合爆鸣实验。以H2O2为原料，用排水法收集2/3体积的氧气，再收集1/3体积的甲烷，盖好瓶口，用抹布包住集气瓶，瓶口对住火焰点燃，发生爆鸣。

五、注意事项

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

2.爆鸣时注意安全，转杯好湿抹布以便酒精灯被喷倒时立即扑灭。

六、思考与讨论

1.醋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：CH3COONa→·CH3+·COONa 甲烷生成：·CH3+NaOH→CH4+·ONa 碳酸钠生成：·ONa+CH3COONa→·CH3+Na2CO3

链终止：·ONa+·COONa→Na2CO

3当反应的温度过高时：

·CH3+CH3COONa→CH3COOCH3+·ONa

链终止时产生CO：2·COONa→CO+Na2CO3

2.甲烷点燃后火焰呈黄色的原因有：燃烧不充分﹔甲烷气不纯。如制气加热过猛或NaOH用量不足，还会发生两分子醋酸钠生成丙酮：2CH3COONa→CH3COCH3+Na2CO3 当丙酮混入甲烷，火焰就夹带有黄色。

评价：通过此次实验，巩固了初中制取甲烷的实验，对于甲烷的制取和性质有了更深入的了解，对于实验过程中细节部分也尽量达到了精准化。

七、相关文献与重点文献综述

1.秦炳昌，宋正华，付小普.甲烷制备实验的探讨[J].化学学报，2001,(03) . 甲烷制备实验是高等师范院校有机化学实验课的重要内容之一, 在中学化学教学中, 为了做甲烷的性质实验, 也需要预先制备甲烷。实验室通常采用无水乙酸钠和碱石灰共热制备甲烷。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, 往往存在反应慢、产率低等问题, 并且, 反应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, 我们对此实验进行了探讨, 明确了碱石灰的成分, 比较了不同制备方法的实验效果, 确定了最佳原料配比。 2.李君,唐静.甲烷实验室制法的改进[J].零陵师范高等专科学校学报,2001， (03) .甲烷是天然气的主要成分，是烷烃中最简单的化合物。甲烷的实验室制法有很多种。常用的方法是采用无水乙酸钠和碱石灰（氢氧化钠和氧化钙的混合物）在高温下加热来制备。但学生在采取该法制备时，气体量较少，有时难以收集到甲烷。主要原因是：1，氢氧化钠吸水性太强，易吸收空气中的水而潮解。2，反应中生成水也易使碱潮解。3，高温下，氢氧化钠成熔融状，易板结，气体难以逸出。笔者通过几种醋酸盐与碱以及不同量氢氧化钙进行实验。结果表明，采用等摩尔量的无水乙酸钠，氢氧化钙（或氢氧化钡）和10%的氧化钙反应制取甲烷，试验成功率高，产生的甲烷气体多，操作方便，且不腐蚀试管。 3.李志富，许宁.甲烷制备方法的改进研究[J].化学教育，2004，(08).甲烷气体的制备实验是一个重要的有机化合物性质实验。做好本实验，不但能帮助学生掌握固固加热制取气体所使用仪器的正确使用和安装，而且能培养学生理论联系实际，分析问题，解决问题的能力。但是目前高校教材中所介绍的制备方法大都是采用羧酸钠和氢氧化钠在硬质试管中直接混合加热, 但在实际应用时, 该方法却存在一些问题, 本文通过对传统制备方法的研究和改进, 并经实际的应用证明, 改进后的方法使甲烷制备实验方法比传统方法更加合理和实用。

八、相关文献

徐春秀.高师中学化学教学论中甲烷制备实验的教学改进研究[J].江西化工,2001，(02)

秦丙昌.保护试管制备甲烷的方法[J].化学教育, 2010,(04) . 石启英,任有良.甲烷制备实验中有关副反应的探讨[J].纺织高校基础科学学报, 2003,(02) . 任有良,石启英,周春生.甲烷制备实验中掺入物的选择[J].教学仪器与实验, 2005,(11)