Câu hỏi: Trong phòng thí nghiệm metan được điều chế bằng cách nào? Show A. Cracking n – butan B. Nung natri axetat với hỗn hợp vôi tôi- xút. C. Cho metanol tác dụng với HI D. Điện phân dung dịch natri axetat. Lời giải: Đáp án đúng: B. Nung natri axetat với hỗn hợp vôi tôi- xút. Giải thích: Vì CH4không tan trong nước nên ta dùng phương pháp đẩy nước. Vì CH4 nhẹ hơn không khí nên khi tiến hành thí nghiệm, hơi để chúc miệng ống nghiệm xuống để tránh hơi nước hút lên ống nghiệm, gặp thủy tinh đang nóng sẽ gây nứt, vỡ ống nghiệm, như hình vẽ sau: Phương trình hoá học: Kiến thức mở rộng: 1. Khí metan là gì?Mêtan là một hợp chất hóa học vớicông thức hóa họcCH4(một nguyên tửcacbonvà bốn nguyên tử củahydro). Nó là mộthydruanhóm 14và làankanđơn giản nhất, và là thành phần chính củakhí tự nhiên. Mêtan xuất hiện tự nhiên được tìm thấy cả dưới mặt đất và dướiđáy biển, và được hình thành bởi cả quá trình địa chất và sinh học. Hồ chứa khí metan lớn nhất nằm dưới đáy biển dưới dạngclathrat metan. Bề ngoài: khí trong suốt, lửa màu xanh da trời Ởnhiệt độ phòngvàáp suất tiêu chuẩn, metan là một loại khí không màu, không mùi. 2. Tính chất hoá học của metan:- Phản ứng oxi hóa hoàn toàn: Trong phản ứng cháy của metan có một số bước. Trước tiên, mêtan tạo ragốcmetyl(CH3), gốc này phản ứng vớiôxysinh raformaldehyde(HCHO) cho gốc formyl (HCO) để tạo thànhcacbon monoxit - Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn: Được dùng trong sản xuấtfomanđehit, bột than, khí đốt,... - Phản ứng nhiệt phân metan: Metan bị nhiệt phân bằng cách nung nóng nhanh metan với 1 lượng nhỏoxiở nhiệt độ khoảng 1500oC. Oxi được dùng để đốt cháy 1 phần metan, cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng. - Hoạt hóa Hydro: Liên kết cộng hóa trịgiữa C-H trong metan thuộc loại bền nhất trong hydrocacbon. Tuy nhiên, metan vẫn là nguyên liệu khởi đầu chính trong sản xuất Hydro. Việc tìm kiếm cácxúc táccó tác dụng thúc đẩy dễ dàng sự hoạt hóa Hydro trong metan và cácankanbậc thấp khác là một lĩnh vực nghiên cứu khá quan trọng trongcông nghiệp. - Phản ứng thế halogen: Mêtan phản ứng vớiHalogencho ra dẫn xuất halogen của metan và hidro halogenua. - Phản ứng phân hủy: Metan có thể bị phân hủy ở nhiệt độ trên 1000oC CH4→ C + 2H2 hoặc khi tác dụng với Cl2khi đun nóng hoặc Flo ở điều kiện thường, tạo thành muội than và khí axitCH4+ 2Cl2→ C + 4HCl 3. Phương pháp điều chế khí metanTừnhôm cacbua Al4C3 Al4C3+ 12H2O → 4Al(OH)3+ 3CH4↑ Al4C3+ 12HCl → 4AlCl3+ 3CH4↑ Từ CH3COONa (phản ứngvôi tôi xút) có xúc tác CaO ở nhiệt độ cao. Phản ứng trực tiếp có xúc tácNiken(hiệu suấtrất thấp) Từ CO : CO + 3H2→ H2O + CH4↑ Từđườngglucose(C6H12O6): C6H12O6→ 3CO2+ 3CH4 Từ khí thiên nhiên Phản ứngcrackingankantừ 3C trở lên (thường là crackingpropantại propan sẽ cho ra sản phẩm là metan trực tiếp) 4. Trong phòng thí nghiệm metan được điều chế bằng cáchVì CH4 không tan trong nước nên ta dùng phương pháp đẩy nước Vì CH4nhẹ hơn không khí nên đầu ống nghiệm đựng hỗn hợp rắn phải chúc xuống dưới: Điều chế metan
Câu hỏi: Cách điều chế CH4 trong phòng thí nghiệm? Lời giải: Điều chế Metan CH4 trong phòng thí nghiệm 1. Hóa chất và dụng cụ a. Hóa chất: CH3COONa, NaOH, CaO, H2O b. Dụng cụ: ống nghiệm, giá đỡ, chậu thủy tinh, nút cao su, ống dẫn khí bằng thủy tinh, đèn cồn. 2. Phương pháp thu khí Sử dụng phương pháp đẩy nước, vì metan là chất khí ít tan được trong nước. 3. Điều kiện xảy ra phản ứng. Điều kiện đun nóng hỗn hợp 4. Cách thực hiện thí nghiệm
5. Phương trình hóa học *Lưu ý khi điều chế khí Metan:
Thông tin về khí metan CH4Khí Metan hay methane là một gọi hydrocarbon đơn giản nhất của nhóm ankan, nó còn có tên gọi khác là khí bùn ao với công thức hóa học tổng quát: CH4 . Khí metan là thành phần chính của khí tự nhiên hay khí dầu mỏ, phần lớn được tạo ra trong quá trình chế biến dầu mỏ hay quá trình chưng cất sản xuất khí dầu mỏ. Một số tính chất vật lí của khí metan CH4:
Đặc điểm tính chất hóa học của metan:Các tính chất hóa học của metan quan trọng mà các bạn cần nhớ là phản ứng thế với halogen như clo, brom. Nó phản ứng với hơi nước và tạo ra khí hidro, khí metan tác dụng với oxi gây cháy và phản ứng phân hủy metan ra axetilen C2H2. Phản ứng của metan thế H bằng halogen khi có ánh sáng
CH3-H + X2 →(hv/to) CH3-X+ HX Phản ứng có thể tiếp tục xảy ra để tạo sản phẩm di-, tri-, tetra halogen
Br2 + CH4 → CH3Br + HBr
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl Khả năng phản ứng của dãy halogen theo thứ tự F2 > Cl2 > Br2 > I2 Tính chất hóa học của metan tác dụng với hơi nước H2O.
Khí metan tác dụng với oxi phản ứng cháy oxi hóa:
Phản ứng phân hủy metan ra axetilen
Khi cho metan tác dụng với khí Clo ở nhiệt độ cao, phản ứng phân hủy metan sẽ tạo thành muội than và khí hidro clroua. Người ta sản xuất khí metan bằng cách nào?Hiện nay có nhiều cách sản xuất khí metan, tùy theo quy mô mà người ta chọn lựa phương pháp điều chế metan và cách thu khí CH4 khác nhau. 1. Điều chế CH4 trong công nghiệp Ở quy mô công nghiệp, cách thu khí CH4 và các đồng đẳng của nó được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ. Đây là cách điều chế CH4 dễ dàng và nhanh chóng. 2. Cách điều chế metan trong phòng thí nghiệm Một số cách điều chế CH4 trong phòng thí nghiệm như sau: Khi cần một lượng nhỏ metan, người ta nung natri axetat chung với vôi tôi xút, hoặc điều chế metan bằng cách cho nhôm cacbua tác dụng với nước: Điều chế CH4 từ nhôm cacbua:
Phản ứng muối natri axetat với xút tạo khí metan (nhiệt phân muối natri của axit carboxylic):
Cách điều chế metanol bằng phản ứng cộng hidro vào cacbon: Cách điều chế CH4 từ khí CO: Hoặc điều chế CH4 bằng cách khử các dẫn xuất methyl của các halogen, ancol hay carbonyl. Ứng dụng của khí metan:
Dù được dùng nhiều nhưng khí metan gây hiệu ứng nhà kính tạo ảnh hưởng đến con người, sinh vật cả động vật và thực vật cũng như môi trường. |
