甲烷化學式怎麼寫

● 甲烷的化學式以及簡介

甲烷，化學式CH4，是最簡單的烴，由一個碳和四個氫原子通過sp3雜化的方式組成，因此甲烷分子的結構爲正四面體結構，四個鍵的鍵長相同鍵角相等。在標準狀態下甲烷是一無色無味氣體。一些有機物在缺氧情況下分解時所產生的沼氣其實就是甲烷。從理論上說，甲烷的鍵線式可以表示爲一個點“·”，但實際並沒有看到過有這種用法，可能原因是“·”號同時可以表示電子。所以在中學階段把甲烷視爲沒有鍵線式。甲烷主要是作爲燃料，如天然氣和煤氣，廣泛應用於民用和工業中。作爲化工原料，可以用來生產乙炔 、氫氣、合成氨、碳黑、硝氯基甲烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氫氰酸等。

● 甲烷物理性質和化學性質

物理性質：

甲烷在自然界分佈很廣，是天然氣、沼氣、油田氣及煤礦坑道氣的主要成分，化學符號爲CH?。

甲烷爲無色、無臭、易燃氣體。分子量16.04，沸點-161.49℃,蒸氣密度0.55g/L,飽和空氣濃度100%,爆炸極限4.9%～16%,水中溶解度極小爲0.0024g%(20℃)。

化學性質：

甲烷具有極大的化學穩定性，不與酸、鹼、氧化劑、還原劑起作用。但甲烷中的氫原子可被鹵素取代而生成滷代烷烴。

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● 甲烷的取代反應

甲烷的鹵化中，主要有氯化、溴化。甲烷與氟反應是大量放熱的，一旦發生反應，大量的熱難以移走，破壞生成的氟甲烷，只得到碳和氟化氫。因此直接的氟化反應難以實現，需用稀有氣體稀釋。碘與甲烷反應需要較高的活化能，反應難以進行。因此，碘不能直接與甲烷發生取代反應生成碘甲烷。但它的逆反應卻很容易進行。以氯化爲例：可以看到試管內氯氣的黃綠色氣體逐漸變淡，有白霧生成，試管內壁上有油狀液滴生成，這是甲烷和氯氣反應的所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿(或三氯甲烷)、四氯化碳(或四氯甲烷)、氯化氫和少量的乙烷(雜質)的混合物。

化學方程式

CH4+Cl2→(光照)CH3Cl(氣體)+HClCH3Cl+Cl2→(光照)CH2Cl2(油狀物)+HClCH2Cl2+Cl2→(光照)CHCl3(油狀物)+HClCHCl3+Cl2→(光照)CCl4(油狀物)+HCl

試管中液麪上升，食鹽水中白色晶體析出，這是反應中生成的氯化氫溶於水的緣故。因爲氯化氫極易溶於水，溶於水後增加了水中氯離子的濃度，使氯化鈉晶體析出。用大拇指按住試管管口，提出液麪，管口向上，向試管中滴入紫色石蕊試液或鋅粒，可驗證它是稀鹽酸。如果控制氯的用量，用大量甲烷，主要得到氯甲烷;如用大量氯氣，主要得到四氯化碳。工業上通過精餾，使混合物一一分開。以上幾個氯化產物，均是重要的溶劑與試劑。

特點：①在室溫暗處不發生反應;②髙於250℃發生反應;③在室溫有光作用下能發生反應;④用光引發反應，吸收一個光子就能產生幾千個氯甲烷分子;⑤如有氧或有一些能捕捉自由基的雜質存在，反應有一個誘導期，誘導期時間長短與存在這些雜質多 少有關。根據上述事實的特點可以判斷，甲烷的氯化是一個自由基型的取代反應。

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● 甲烷的氧化反應

甲烷最基本的氧化反應就是燃燒：CH4+2O2→CO2+2H2O

甲烷的含氫量在所有烴中是最高的，達到了25%，因此相同質量的氣態烴完全燃燒，甲烷的耗氧量最高。點燃純淨的甲烷，在火焰的上方罩一個乾燥的燒杯，很快就可以看到有水蒸氣在燒杯壁上凝結。倒轉燒杯，加入少量澄清石灰水，振盪，石灰水變渾濁。說明甲烷燃燒生成水和二氧化碳。把甲烷氣體收集在高玻璃筒內，直立在桌上，移去玻璃片，迅速把放有燃燒着的蠟燭的燃燒匙伸入筒內，燭火立即熄滅，但瓶口有甲烷在燃燒，發出淡藍色的火焰。這說明甲烷可以在空氣裏安靜地燃燒，但不助燃。用大試管以排水法先從氧氣貯氣瓶裏輸入氧氣 2/3 體積，然後再通入1/3 體積的甲烷。用橡皮塞塞好，取出水面。將試管顛倒數次，使氣體充分混和。用布把試管外面包好，使試管口稍微下傾，拔去塞子，迅速用燃着的小木條在試管口引火，即有尖銳的爆鳴聲發生。這個實驗雖然簡單，但也容易失敗。把玻璃導管口放出的甲烷點燃，把它放入貯滿氯氣的瓶中，甲烷將繼續燃燒，發出紅黃色的火焰，同時看到有黑煙和白霧。黑煙是炭黑，白霧是氯化氫氣體和水蒸氣形成的鹽酸霧滴。

加熱分解在隔絕空氣並加熱至1000℃的條件下，甲烷分解生成炭黑和氫氣：CH4=(1000℃)=C+2H2。

其中，氫氣是合成氨及汽油等工業的原料;炭黑是橡膠工業的原料，形成水合物甲烷可以形成籠狀的水合物，甲烷被包裹在“籠”裏。也就是我們常說的可燃冰。它是在一定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、PH值等)下由水和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時組成的類冰的、非化學計量的、籠形結晶化合物(碳的電負性較大，在高壓下能吸引與之相近的氫原子形成氫鍵，構成籠狀結構)。它可用mCH4·nH2O來表示，m代表水合物中的氣體分子，n爲水合指數(即水分子數)。可燃冰主要儲存於海底或寒冷地區的永久凍土帶，比較難以尋找和勘探。新研製的靈敏度極高的儀器，可以實地即時測出海底土壤、岩石中各種超微量甲烷、乙烷、丙烷及氫氣的精確含量，由此判斷出可燃冰資源存在與否和資源量等各種指標。甲烷含量超過99%的天然氣水合物又稱爲甲烷水合物。

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