甲烷的制备与性质一、实验原理CH COONa + NaOHNa CO + CH T3 2 3 4CH + 20 燃 2H O + CO4222甲烷是无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。甲烷具有可燃性，甲烷燃烧时产生明亮的蓝色火焰；甲烷不能使高锰酸 钾溶液和溴水褪色；在光照条件下可以和氯气发生取代反应。二、实验操作过程与实验现象1. 甲烷制取的改进方法一： 实验步骤：a、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，证明 装置气密性良好；b、取1.5g CHgOONa、0.5 g NaOH、0.5 g CaO，将三者分别用研钵研细，3再混合均匀，借用纸槽加入硬质试管中（药品平铺在试管底部），塞进单 孔塞；c、点燃酒精灯后，先预热试管1一2分钟，然后集中火力由管前向管尾加热；d、用排水法收集（甲烷极难溶于水，且排水法易于验满）。反应开始后，待 气泡快速、均匀、连续冒出时开始收集，此时整个装置中的空气已排尽， 当试管口冒出第一个气泡时，表示已集满，用手捂住试管口，移除水面；e、验纯：把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。f、实验结束后，先撤导管，后撤酒精灯。 实验现象：a、观察到反应物在加热时融化；b、验纯时，甲烷安静的燃烧，说明甲烷是纯净的。 关键操作：a、加热时，缓缓向后移动酒精灯，保证充分反应，增加甲烷产量；b、甲烷在验纯时试管口应向下略倾斜。 注意事项：a、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 气体的逸出；b、加热时应将试管向下倾斜；c、实验结束后，先撤导管，后撤酒精灯（防止水倒吸，使试管炸裂）。方法二： 组装实验装置：（同方法一） 实验步骤：a、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，证明 装置气密性良好；b、取3g CHCOONa、2 g NaOH、2g FeO，将三者分别用研钵研细，再混合32 3均匀，借用纸槽加入硬质试管中（药品平铺在试管底部），塞进单孔塞；c、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；d、用排水法收集（甲烷极难溶于水，且排水法易于验满）。反应开始后，待 气泡快速、均匀冒出时开始收集，此时整个装置中的空气已排尽，当试 管口冒出第一个气泡时，表示已集满，用手捂住试管口，移除水面；e、验纯：把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。f、收集：用排水法分别收集1/3、1/2、2/3体积的甲烷备用。 实验现象：a、观察到反应物在加热时融化；b、验纯时，甲烷安静的燃烧，说明甲烷是纯净的。c、该反应制甲烷，产气快、气流稳、节省时间。 关键操作：a、加热时，缓缓向后移动酒精灯，保证充分反应，增加甲烷产量；b、甲烷在验纯时试管口应向下略倾斜。 注意事项：a、该实验中FeO并不参加反应，它的作用是除去苛性钠中的水分、减少苛23 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，便于甲烷气 体的逸出；其次 FeO 有很好的传热性，所以反应预热时间短，反应快；其23 密度大，对反应物有固定作用。b、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；c、加热时应将试管向下倾斜；d、实验结束后，先撤导管，后撤酒精灯（防止水倒吸，使试管炸裂）. 2：甲烷的性质甲烷与酸性高锰酸钾溶液反应：换上直导管，将导管直接通入装有3ml 高锰酸钾的试管中，观察高锰酸钾颜色变化。实验现象：高锰酸钾溶液不褪色。甲烷与溴水反应：换上直导管，将导管直接通入装有3ml溴水的试管中， 观察溴水的颜色变化。实验现象：溴水不褪色。（注意：如果通入甲烷时间过长，可能会看到溴 水褪色，其原因是甲烷从液面下冒出时,对于溴溶液中易挥发的溴具有“携带” 作用,因此通气时间稍长,也会使溴溶液的颜色变浅或完全褪去 ,从而造成误 解）。（3）甲烷在空气中的燃烧：甲烷验纯后直接在导管口点燃；然后在甲烷火 焰上方倒置一个干燥的小烧杯，观察到烧杯壁上有什么现象；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：a:甲烷在导管口点燃，实验中看到的不是浅蓝色火焰，而是发出黄色火焰， 原因是玻璃中含钠元素。；b: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。 说明有HO生成；2c: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CO生成。2（4）甲烷与氧气混合爆鸣实验：以 HO 分解法，用排水法在原来已收集的221/3、1/2、2/3 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，发生爆鸣。 Y * 、八，I 1* r-. r *注意事项：1. 在做甲烷的性质实验实验时，必须要先验纯；2. 爆鸣时，集气瓶口应高于瓶底，集气瓶口的位置应高于酒精灯火焰。 防止爆鸣冲击力太大，打翻酒精灯）。二、实验应注意的事项（已在“实验操作过程与实验现象”中涉及）附加问题分析:做这个实验时，试管很容易破裂，主要是因为普通玻璃种含有Sio2,它会与NaOH发生反应生成有粘性的硅酸钠粘在试管壁上，导致试管受热 不均匀，使试管炸裂。四、相关文献与重点文献综述1. 冯雷、 金淑萍在关于甲烷制备反应机理及性质实验的讨论 【1】 讨论 了有机化学实验中甲烷的制备反应的机理，提出甲烷性质实验的改进方案， 降低了危险性，节约了药品。2. 任有良、周春生、石启英在甲烷等气体性质实验的改进【2】中提出甲烷 性质试验中，点燃时火焰颜色并非淡蓝色。点燃时也没有采取预防爆炸的 安全措施。根据以上问题作者设计出了安全点燃装置，是一种集洗气、防 爆、安全点燃为一体的多功能简易装置,使用它不仅增强了实验效果,而且确 保了实验安全。同时也针对甲烷稳定性试验中存在的问题，进行了实验装 置的改进。3. 陈沙沙在甲烷制取实验成功的影响因素 【3】中提出为使实验成功,有几 个影响因素应加以注意。1）装置的严密性保证整个装置严密不漏气。2）所用 醋酸盐的种类在制备甲烷的醋酸盐中,最适用的是醋酸钾。因为它很容易生 成甲烷,几乎没有什么副反应。无水醋酸钾的制备类似于无水醋酸钠。因价 格较贵,不易得到,故常少用。4. 袁国新在甲烷制取和性质实验的改进【4】中指出本实验按照课本介绍的 方法, 用无水 NaAc 与市售碱石灰加热制取甲烷, 温度要求高且反应速度很 缓慢, 产气量少, 不仅集气时间长, 而且可燃性实验往往无法进行。其主 要原因是在市售的碱石灰试剂中,NaOH的含量只占1/ 7,含有水分相当多, 不适用于制甲烷, 通过实践,作者使用新的自配制试剂后加热只需要一般酒 精灯, 而且反应速度快,产气量足。把甲烷的制取及性质实验都在装置中进 行, 实验现象和效果明显。五、参考文献【1】 冯雷，金淑萍.关于甲烷制备反应机理及性质实验的讨论J.河西学院学报,2002, (5)：4042.【2】 任有良，周春生，石启英.甲烷等气体性质实验的改进J.实验与创新思维，2005, (9)：910.【3】陈沙沙甲烷制取实验成功的影响因素J 教学仪器设备，2001, (1)： 50.【4】 袁国新甲烷制取和性质实验的改进J 教学仪器与实验，2000, 16 (9)： 7.