甲烷的制法与性质实验报告Word文档格式.doc

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CH4+2O2

点燃

2H2O+CO2

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、KMnO4、溴水、澄清石灰水

四、实验内容

1.试剂的预处理

由于氧化钙，无水醋酸钠，三氧化二铁，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。

2.甲烷制取的改进

如图组装实验装置

（a）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。

（b）收集过程

①称取4.5g醋酸钠和1.2g生石灰及氢氧化钠1.2g，研细混合均匀后装入预先卷成筒状的纸内，再装入试管，可避免加热时试管的破裂。

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。

②取4.5g无水醋酸钠，1.0gNaOH,1药匙1.0gFe2O3，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500mLCH4。

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。

（c）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。

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，观察颜色无变化。

说明甲烷不能被高锰酸钾还原。

（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，观察颜色几乎没有变化。

说明甲烷不和溴水发生取代反应。

（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。

理论和解释：

CH4+2O2

Ca（OH）2+CO2

CaCO3↓+H2O

（4）甲烷与氧气混合爆鸣实验。

用排水法在三个干燥洁净的集气瓶中分别收集约2/3、1/2、1/3体积的甲烷气体，用毛玻璃盖好瓶口后取出集气瓶，再以H2O2为原料，MnO2为催化剂，在上述装有甲烷的集气瓶中用排水法收集满O2。

2H2O2

MnO2

2H2O+O2↑

取出后用抹布包住集气瓶，瓶口对住火焰点燃，发生爆鸣。

发现约2/3体积甲烷气体的瓶子并不发生爆鸣。

其他两个发生爆鸣声，且装1/2体积甲烷的声音小于装1/3体积甲烷。

说明在爆鸣气范围内，甲烷含量越少。

爆鸣声越大。

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.此实验制取甲烷时试管容易爆炸，在加热时应注意。

同时也应先加热药品前面，防止生成的气体将前面的药品带出去。

3.该实验中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。

六、相关文献与重点描述

文献一

方法一

用无水氢氧化钡与无水乙酸钠按1：

1混合加热，反应速度快,生成气体多无水氢氧化钡可用实验室里的药品加热制成白色粉末（用蒸发皿加热），放在干燥器中冷却使用。

方法二

用无水醋酸钠2g,固体氢氧化钠和氧化钙1.5g,研细混合均匀。

然后将混合物装入事先卷好的铝箔（包装香烟的铝箔、锡箔均可）圆柱筒里（圆柱筒一端封闭）。

把圆柱筒慢慢移入试管中。

加热时沿着由试管底向试管口的方向移动灯火。

反应速度快,可以收集到甲烷500ml。

燃烧时火焰明亮,火焰可保待5分钟左右,最亮时,火焰可高达2~3cm。

做此实验应注意：

（1）用氧化钙和氢氧化钠代替碱石灰,是因为时间长了碱石灰易失效,其中的氢氧化钠吸收了空气中的二氧化碳转变为碳酸钠。

（2）也可以在原有的碱石灰中加入少量氢氧化钠（1g）并一起放在蒸发皿中,用酒精灯加热烘干,再研细,试验时再与无水醋酸钠混合在研钵中混合均匀。

（3）用铝箔包装。

可以使反应速度加快,其原因是导热快，受热均匀。

铝箔筒的卷法：

先卷在一个较细的试管上,然后原状取下，封闭一端。

此圆筒应与装药一样粗细。

方法三

用醋酸钠、氢氧化钠加无水氯化钙来制备甲烷，又根据反应的物质的量比，以6g无水醋酸钠和8g无水氯化钙经干燥后,加入4g氢氧化钠混合共研,再在试管中加热反应,效果较好。

（1）步骤和原因良应物混合后更易粉碎。

（2）混合物一经加热,立即反应。

反应速度显著加快。

反应中气体产生时间长,甲烷生成量明显增加。

根据实验,一个实验小组以述试剂用量所制备的甲烷,可满足6个实验小组械甲烷性质实验。

（3）反应原料易得到,且氯化钙在反应中起到吸水作用。

七、参考文献

王文丽、叶俊义.甲烷制取实验的几点改进做法.中学化学参考.1995年12期9页.

八、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→Na2CO3

当反应的温度过高时：

·

CH3+CH3COONa→CH3COOCH3+·

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：

（1）在玻璃导气管口上燃烧。

玻璃里有钠盐，钠的艳色呈黄色，掩盖了甲烷燃烧的淡蓝色。

（2）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。

对教学的反思：

在本实验中，甲烷的燃烧火焰呈黄色。

必须向学生解释清楚。

那是因为玻璃中含有钠而呈黄色，以免误导学生，或者可以在课前找一根铁制导气管。

另外在课堂演示实验上不宜做爆鸣实验，声音太大，比较影响教学，可以在实验室做，并且请同学们自己做。

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