Metan CH4 là một trong hợp chất hữu cơ và là những nguồn nguyên liệu quan trọng trong đời sống và trong công nghiệp.
Metan CH4 có cấu tạo và tính chất hoá học ra sao? được ứng dụng như thế nào trong đời sống, chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
• xem thêm: Một số dạng bài tập về Metan và cách giảiI. Tính chất vật lý của Metan CH4
Bạn đang xem: Metan CH4 cấu tạo phân tử tính chất hoá học và bài tập – hoá 9 bài 36
– Trong tự nhiên, metan có nhiều trong các mỏ khí [khí thiên nhiên], trong mỏ dầu [khí mỏ dầu], trong các mỏ than [khí mỏ than]. Metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí và tan rất ít trong nước.
– Công thức cấu tạo của Metan CH4:
– Trong công thức câu tạo của metan chỉ có liên kết đơn.
– Những hiđrocacbon mạch hờ, phân tử chỉ có liên kết đơn giống như metan gọi là ankan, có công thức chung CnH2n+2, với n ≥ 1
III. Tính chất hoá học của Metan CH4
1. Metan tác dụng với oxi:
– Khi đốt trong oxi, metan cháy tạo thành khí CO2 và H2O, tỏa nhiều nhiệt.
CH4 + 2O2
2. Metan tác dụng với clo khi có ánh sáng
CH4 + Cl2
– Ở phản ứng này, nguyên tử H của metan được thay thế bởi nguyên tử Cl, vì vậy còn được gọi là phản ứng thế.
IV. Ứng dụng của Metan
– Metan cháy tỏa nhiều nhiệt nên được đùng làm nhiên liệu.
– Metan là nguyên liệu dùng điều chế hiđro theo sơ đồ:
Metan + H2O cacbon đioxit + hiđro
– Metan còn được dùng để điều chế bột than và nhiều chất khác
V. Bài tập về Metan [CH4]
Bài 2 trang 116 sgk hoá 9: Trong các phương trình hóa học sau, phương trình hóa học nào viết đúng? Phương trình hóa học nào viết sai?
a] CH4 + Cl2
b] CH4 + Cl2
c] 2CH4 + Cl2
d] CH4 + Cl2
Lời giải bài 2 trang 116 sgk hoá 9:
– Clo chỉ thế vào 1 vị trí của Hiđro, nên phương trình hóa học viết đúng là trường hợp d. Các trường hợp còn lại đều sai.
Bài 3 trang 116 sgk hoá 9: Đốt cháy hoàn toàn 11,2 lít khí metan [đktc]. Hãy tính thể tích khí oxi cần dùng và thể tích khí cacbonic tạo thành. Biết thể tích các khí đo ở đktc.
Lời giải bài 3 trang 116 sgk hoá 9:
– Theo bài ra, ta có: nCH4 = 11,2/22,4 = 0,5 [mol].
– Phương trình phản ứng:
CH4 + 2O2
– Theo PTPƯ:
nO2 = 2.nCH4 = 2.0,5 = 1 mol.
nCO2 = nCH4 = 0,5 [mol].
⇒ VO2 = n.22,4 = 1.22,4 = 22,4 [lít].
⇒ VCO2 = n.22,4 = 0,5.22,4 = 11,2 [lít].
Bài 4 trang 116 sgk hoá 9: Có một hỗn hợp khí gồm CO2 và CH4. Hãy trình bày phương pháp hóa học để:
a] Thu được khí CH4.
b] Thu được khí CO2.
Lời giải bài 4 trang 116 sgk hoá 9:
a] Phương pháp hóa học để thu được khí CH4:
– Dẫn hỗn hợp khí qua dung dịch Ca[OH]2 dư, khí CO2 bị giữ lại do phản ứng tạo ra CaCO3, khí bay ra khỏi dung dịch là CH4 có lẫn hơi nước nên dùng CaO làm khô để thu được CH4 tinh khiết
PTPƯ: CO2 + Ca[OH]2 → CaCO3↓ + H2O.
b] Phương pháp hóa học để thu được khí CO2:
– Cho CaCO3 thu được ở trên tác dụng với dung dịch HCl loãng ta sẽ thu được khí CO2. Làm lạnh ngưng tụ nước sẽ thu được CO2 tinh khiết
PTPƯ: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O
Hy vọng với bài viết về tính chất hoá học của Metan CH4 và bài tập áp dụng ở trên hữu ích cho các em. Mọi thắc mắc cần hỗ trợ các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chia sẻ bài viết nếu thấy hay. Chúc các em học tập tốt.
» Mục lục bài viết SGK Hóa 9 Lý thuyết và Bài tập
» Mục lục bài viết SGK Vật lý 9 Lý thuyết và Bài tập
Đăng bởi: THPT Sóc Trăng
Chuyên mục: Giáo Dục
Câu hỏi: Nêu các tính chất hóa học của metan?
Trả lời:
Metan có thể tham gia vào một số phản ứng hóa học như:
*Phản ứng thế với halogen clo, brom
Mêtan phản ứng vớiHalogen cho ra dẫn xuất halogen và hidro halogenua.
Ví dụ đối với Cl: Metan phản ứng với Clotrong ánh sáng khuếch tán theo nhiều giai đoạn:
CH4+ Cl2→ CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2→CH2Cl2+ HCl
CH2Cl2+ Cl2→ CHCl3+ HCl
CHCl3+ Cl2→CCl4+ HCl
*Phản ứng với hơi nước tạo khí CO
CH4 + H2O → CO + H2O
Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ 100oC, Chất xúc tác Ni
*Phản ứng cháy với oxi
Phản ứng cháy hoàn toàn:
CH4+ 2O2→ CO2+ 2H2O + Q
Q= −891 kJ/mol ở 25oC, 1 atm
Phản ứng cháy không hoàn toàn: Được dùng trong sản xuất fomanđehit, bột than, khí đốt,… [đốt trong điều kiện thiếu không khí].
*Phản ứng phân hủytạoaxetilen
Metan bị nhiệt phân bằng cách nung nóng nhanh metan với 1 lượng nhỏoxiở nhiệt độ khoảng 1500oC: [ΔH= 397kJ/mol]
Oxi được dùng để đốt cháy 1 phần metan, cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng.
Hãy cùng Top lời giải tìm hiểu thêm kiến thức về khí Metan nhé!
1. Khí Metan là gì?
Khí metan [methane] hay còn có tên gọi khác là khí bùn ao, được kí hiệu là CH4trong hóa học.
Là một hidrocacbon nằm trong dãy đồng đẳng akan. Chúng là thành phần chính của khí dầu mỏ, có trong tự nhiên khá nhiều. Metan được tạo ra trong quá trình chế biến, chưng cất hay sản xuất khí dầu mỏ. Chính vì vậy nó cũng xuất hiện trong gia đình của bạn vì nó có trong các bình gas.
2. Lịch sử hình thành khí Metan
+ Năm 1776
Nhà vật lý Alessandro Volta đã xác định khí Methane có tồn tại ở những đầm lầy của hồ Maggiore ở Ý và Thụy Sĩ vào tháng 11 năm 1776.
Lý do để nhà vật lý này tìm kiếm chất khí này là do ông đã đọc một bài báo của Benjamin Franklin viết về loại không khí dễ cháy. Volta đã tiến hành thu thập loại khí này từ đầm lầy.
Và 2 năm sau đó ông đã cô lập được 1 loại khí gas tinh khiết đồng thời chứng minh rằng chất khí này rất dễ cháy.
+ Năm 1866
Tên gọi Methane chính thức được ra đời bắt nguồn từ methanol do nhà hóa học người Đức August Wilhelm von Hofmann đặt tên.
+ Năm 1750 và đến năm 1998
Chất khí Methane trong khí quyển có gây hiệu ứng nhà kính. Mật độ của chất khí đã tăng khoảng 150% từ những năm 1750 và đến năm 1998, mật độ xuất hiện trung bình của CH4 trên bề mặt Trái Đất là 1745 ppb.
Mật độ khí Methane ở bán cầu Bắc cao hơn những nơi khác vì ở đó có nhiều nguồn mêtan hơn [kể cả từ nguồn thiên nhiên lẫn nhân tạo]. Mật độ của Methane thay đổi theo từng mùa và thấp nhất vào cuối mùa hè.
Ở mức áp suất lớn như ở bên dưới đáy đại dương, chất khí Methane kết hợp với nước tạo ra một dạng sàng rắn có tên gọi là mêtan hydrat. Có lẽ rất nhiều khối lượng khí mêtan bị giữ lại ở dưới dạng này tại đáy biển.
Sự giải phóng một cách đột ngột của 1 thể tích lớn khí Methane từ những nơi đó vào bầu khí quyển được xem là một giả thuyết về nguyên nhân dẫn tới các hiện tượng Trái Đất nóng lên trong quá khứ xa hay đỉnh cao là khoảng 55 triệu năm về trước.
Các nhà khoa học đã ước tính trữ lượng quặng metan hydrat dưới đáy các đại dương vào khoảng 10 triệu triệu tấn [10 exagram].
Giả thuyết rằng nếu như nhiệt độ Trái Đất tăng lên đến một nhiệt độ nhất định thì toàn bộ lượng metan tích trữ này này nếu một lần nữa bị giải phóng đột ngột vào bầu khí quyển có thể khuếch đại hiệu ứng nhà kính và làm Trái Đất nóng lên nhiều lần đến mức chưa từng có.
3. Tính chất vật lý của metan
+ Metan là chất khí không màu không mùi, không vị. Chúng rất độc và dễ bắt cháy, tạo ra lửa màu xanh.
+ CH4hóa lỏng khi ở −162 °C,hóa rắn ở−183 °C
+ Điểm bốc cháy là 537 °C
+ Khối lượng riêng của metan là0.717 kg/m3
+ Metan không có khả năng hòa tan trong các dung môi phân cực vì không có sư liên kết giữa các hidro, chúng chỉ tan trong dung môi không phân cực.
+ CH4không có tính dẫn điện.
4. Khí metan sinh ra từ đâu?
Đây là một loại khí không màu, không vị và không mùi khi ở điều kiện tiêu chuẩn. Và đặc biệt, khí metan rất dễ cháy. Với đặc điểm như vậy, khí metan sinh ra từ đâu?
Khí metan được sinh ra từ quá trình sinh học quen thuộc như từ sự men hóa trong đường ruột của các loài động vật, sự phân giải kị khí của đất khi ở điều kiện ngập nước… Đồng thời, khí metan cũng được tạo ra từ những cơ cháy rừng hay các phản ứng đốt nhiên liệu hóa thạch.
Đặc biệt, đây là một trong những thành phần chính của khí tự nhiên, khí dầu mỏ… Vì thế, nó được tạo ra từ các phản ứng trong quá trình chế biến dầu mỏ và chưng cất than đá.
5. Khí Metan có độc hay không?
- Methane là khí không độc, tuy nhiên đây là chất khí rất dễ bắt lửa và có thể tạo thành hỗn hợp dễ nổ với không khí. Methane lại phản ứng mạnh với chất có tính oxy hóa, halogen, và một số hợp chất hóa học chứa halogen.
- Methane cũng gây ngạt nguy hiểm cho con người khi thao tác sử dụng nó trong một không gian kín. Nó sẽ gây ngứa khó chịu nếu nồng độ oxy trong không khí xung quanh giảm xuống dưới 16%.