《化学必修第二册》——17、甲烷
甲烷是最简便的天然化合物,也是天然气、沼气、煤层气(瓦斯)的主要因素。
1、甲烷的构成和布局
甲烷的分子式为CH4,是氢元素的含量最高的天然物。
甲烷分子的空间布局为正四周体形,碳原子位于正四周体的中央,4个氢原子位于4个极点。分子中的4个C—H的键长和键能相反,互相之间的夹角(键角)均为109?28'。5个原子不在同一个平面上。
注:球棍模子表现各原子的相对轻重和空间地点,小棍代表化学键;空间添补模子更能反应分子的实践空间布局。
2、甲烷的实质
物理实质:甲烷是一种无色无味的气体,密度为0.717g/L,比氛围小,极难溶于水。熔点-182℃,沸点-164℃。
化学实质:甲烷分子中C—H不易断裂,布局安定,以是甲烷在通常情况下实质比力安定,与强酸、强碱或酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂不反响。但其安定性是相对的,在某些条件下也可产生某些反响。
(1)可燃性
甲烷在氛围中完全熄灭,天生二氧化碳和水,产生蓝色火焰。甲烷是常用的燃料,天然气、沼气的主要因素就是甲烷。
思索:煤矿中为了确保宁静消费,必需接纳透风、严禁烟火等办法。为什么?
甲烷是易燃易爆的气体,混入氛围容易产生爆炸。
石油气中含有甲烷
(2)代替反响
实行:甲烷与氯气的代替反响
实行利用:取两支试管,均经过排饱和NaCl溶液的办法搜集半试管甲烷气体和半试管氯气,分散用铁架台安稳好。将此中一支试管用铝箔套上,另一支试管放在光芒处(不要放在日光直射的场合,以免产生爆炸)。察看两支试管中征象。
实行征象:用铝箔套上的试管中气体没有分明的厘革。光照的试管中气体颜色逐徐徐浅,试管中有少数白雾,试管内壁中显现油状液滴,试管内的液面上升,饱和食盐水中析出固体。
实行结论:没有光照时不产生反响,CH4与Cl2在光照条件下产生化学反响,天生了不溶于水的无色油状物质,和易溶于水的无色气体。
反响的机理:甲烷分子中C—H断裂,氯气分子中Cl—Cl断裂,一个氯原子交换一个氢原子,构成C—Cl和H—Cl。依此办法,甲烷分子中的4个氢原子被氯原子渐渐代替。
代替反响:天然物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所交换的反响。
每代替1 mol氢原子,必要斲丧1 mol Cl2,同时天生1 mol HCl。
天生的一氯甲烷(CH3Cl)沸点-24.2℃,常温下是气体;二氯甲烷(CH2Cl2)沸点39.8℃、三氯甲烷(氯仿、CHCl3)沸点61.7℃、四氯甲烷(四氯化碳、CCl4)沸点76.5℃,在常温下均是无色液体,均不溶于水。三氯甲烷和四氯甲烷都是产业上紧张的天然溶剂。
天然气储罐
甲烷、四氯化碳分子是正四周体,一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷分子是四周体。
别的的卤素单质,如Br2也可以与甲烷产生相似的代替反响,天生相似的天然产物和无机产物。
(3)分析反响
甲烷通常较安定不易分析,但在低温条件下也可以分析。
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