Câu hỏi: Tính chất vật lý của metan là gì?
Trả lời:
Những tính chất vật lí của khí metan CH4 là:
- Metan là một chất khí không màu, không mùi, không vị.
-Đây là một khí rất độc và dễ bắt cháy, tạo ra lửa có màu xanh.
-CH4hóa lỏng khi ở -162°C, còn hóa rắn ở -183°C.
-Điểm bốc cháy: 537 °C.
-Khối lượng riêng của metan: 0.717 kg/m3
-Đây là chất không có khả năn hòa tan trong các dung môi phân cực vì không có sự liên kết giữa các hidro, chúng chỉ tan trong dung môi không phân cực.
-CH4không có tính dẫn điện.
Cùng Top lời giải tìm hiểu về khí metan nhé.
I. Định nghĩa Metan
- Định nghĩa: Metan [CH4] là một hydrocacbon nằm trong dãy đồng đẳng của ankan. Metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí và rất ít tan trong nước.
- Công thức phân tử: CH4.
- Công thức cấu tạo:
- Danh pháp
+ Tên quốc tế: CH4có tên gọi là metan.
+ Tên gốc Ankyl: CH3- có tên gọi là metyl.
II. Tính chất vật lý
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:
+ Ở điều kiện tiêu chuẩn thì khí metan là chất khí nhẹ hơn không khí không màu, không có mùi và không vị.
+ Nó là một chất khí độc hại và rất dễ cháy, khi cháy tạo ngọn lửa màu xanh da trời.
+ Nhiệt độ hóa lỏng của metan: 162 °C, nhiệt độ hóa rắn của metan: 183 °C.
+ Khối lượng riêng của metan là: 0.717 kg/m3
Metan không tạo ra những liên kết hiđro nên không hòa tan trong những dung môi phân cực như nước mà chỉ tan trong các dung môi không phân cực. Khí metan cũng không có tính dẫn điện
III. Nhận biết khí metan
- Nhận biết khí metan
+ Cách 1: Đốt cháy khí metan rồi cho sản phẩm vào dung dịch Ca[OH]2. Hiện tượng xuất hiện kết tủa vẩn đục trắng, ta sẽ nhận biết được khí metan.
+ Cách 2: Cho khí metan tác dụng với clo dưới ánh sáng. Sau đó cho quỳ tím ẩm vào, quỳ hóa đỏ, ta sẽ nhận biết được khí metan.
IV. 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
- Khi có ánh sáng hoặc nhiệt độ, thì halogen có thể thế lần lượt từng phân tử H trong phân tử metan tạo thành dẫn xuất metyl halogen
Phản ứng có thể tiếp tục xảy ra để tạo sản phẩm di-, tri-, tetra halogen
- Ví dụ: metan tác dụng brom
Br2+CH4 CH3Br+ HBr
- Clo hóa CH4 ở điều kiện ánh sáng có thể thu được CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CCl4
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl3 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.
+ CH4 + H2O700-900oC, Ni CO + 3H2
+ Phản ứng này thường được dùng để điều chế khí hidro
Khí metan tác dụng với oxi phản ứng cháy oxi hóa:
+ CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
+ Phản ứng đốt cháy khí metan này là phản ứng hóa học quan trọng nhất của khí metan. Phản ứng khí metan tác dụng với oxi tỏa ra rất nhiều nhiệt nên CH4 thường được dùng sử dụng chủ yếu làm khí đốt, nhiên liệu.
Phản ứng phân hủy metan ra axetilen
+ Phản ứng phân hủy metan tạo thành axetilen ở 1500o C nên nó là cách điều chế C2H2 từ CH4 phổ biến hiện nay:
+ 2CH41500oC, làm lạnh nhanh tạo ra C2H2 + 3H2
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.
CH4 + 2Cl2toC+4HCl
V. Phương pháp điều chế khí Metan
Để điều chế metan có rất nhiều cách, nhưng chủ yếu sử dụng một số phương pháp sau:
- Sử dụng nhôm cacbua:
Al4C3+ 12H2O 4Al[OH]3+ 3CH4[khí].
Có thể thay thế nước cho HCl: Al4C3+ 12HCl 4Al[OH]3+ 3CH4[khí]
- Cho phản ứng với vôi tôi xút có sự xúc tác CaO ở nhiệt độ cao:
CH3COONa + NaOH CH4+ Na2CO3
- Phản ứng trực tiếp, dùng niken làm chất xúc tác:
C + 2H2 CH4
- Sử dụng khí CO:
CO + 3H2 H2O + CH4
- Điều chế metan từ đường glucose:
C6H12O5 3CO2+ 3CH4
- Điều chế từ khí tự nhiên
- Cho phản ứng cracking ankan có từ 3C trở lên:
C3H8 CH4+ C2H4
VI. Những ứng dụng quan trọng của metan trong cuộc sống
Metan được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và sản xuất:
1. CH4 được dùng làm nhiên liệu
CH4 là một nhiên liệu không thể thiếu trong đời sống, đặc biệt chúng có trong khí gas. Khi nấu bằng khí gas hay đồ sưởi ấm giúp bạn giảm bớt lượng thải CO, CO2ra ngoài không khí thay vì dùng bằng than hay củi.
CH4 được dùng làm nhiên liệu2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp
Metan tham gia nhiều trong các phản ứng hóa học ở nhiều dạng khác nhau: rắn, lỏng, khí.
Trong các ngành công nghiệp hóa học, metan là nguyên liệu tạo ra một số chất quan trọng nhưhydro,methanol,axit axeticvàanhydrit axetic.
Ứng dụng trong ngành công nghiệp