甲烷的制备与性质

甲烷的制备与性质

一、实验教学目标

1 .掌握实验室制备与性质实验的操作;

CHCH

4

4

2 .初步学会实验的演示教学方法。

CH

4

二、实验原理

CHCOONaNaOHNaCOCH

3234

++

CaO

点燃

CH20HOCO ----------

4222

+2+

甲烷的物理性质：通常状况下，是无色、无味、可燃和微毒的气体， 密度

CH

4

比空气小，极难溶于水。

甲烷的化学性质：通常情况下，性质稳定，不易与强酸、强碱、卤 素单

CH

4

质的水溶液和强氧化剂反应，空气中燃烧产生淡蓝色火焰，甲烷中混入 氧气或空

气遇明火会发生爆炸（的爆炸极限体积比为-）。

CH5%15%

4

三、仪器、材料与试剂

铁架台、酒精灯、垫木、天平、大试管、锥形瓶（）、烧杯（、

250ml100ml

200ml

）研钵、水槽、坩埚钳、镊子、药匙、火柴、集气瓶、玻璃片、30 导管、

直型导管。

无水 、、、> 、溴水、澄清石灰水、 、

CHcOONaNaOHCaOFe0KMnO30%HO

342

232

MnO

2

。

四、实验内容

1. 的制备

CH

4

（1）方法一

操作过程：

①组装实验装置如下图（从左到右，从上到下）；

用热毛巾捂热或者用酒精灯微热），如果观察到导气管口有气泡逸出，证明装置

气密性良好；

③取无水、、，将三者分别用研钵研 细，

7.5gCHcOONa2.0g NaOH2.0 g CaO

3

再混合均匀，借用纸槽加入洁净、干燥的硬质试管中，塞进单孔塞；

④点燃酒精灯后，先预热试管1—2分钟，然后集中火力由管前向试管尾加 热；

⑤用排水法收集。反应开始后，待气泡快速、均匀、连续冒出时，此时整个 装

置中的空气已排尽，开始收收压岁钱的英文 集。当试管口冒出第一个气泡时，表示已集满；

⑥验纯：把用排水法收集的甲烷气体，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；

⑦实验结束后，先移出导管后熄灭酒精灯，以防倒吸。

实验现象：反应物在加热时融化，验纯时甲烷安静的燃烧，说明甲烷是纯净 的。

注意事项：

① 该反应是在无水的条件下进行的，所以发生装置必须干燥；

②研磨不同固体颗粒时一定要分别研磨，然后在混合均匀。为防止 吸

NaOH

水，应将其放在最后研磨；

③加热时，东北大饼 缓缓向后移动酒精灯，加热时应将试管向下倾斜，保证充分反应，

增加甲烷产量；

④ 甲烷在验纯时试管口应向下略倾斜；

⑤该实验中的并不参与反应，它的作用是除去苛性钠中的水分、减少 苛

CaO

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；

⑥实验结束后，先撤导管，后撤酒精灯（防止水倒吸，使试管炸裂）。

（2）方法二

操作过程：

①组装实验装置（同方法一）；

②检查装置气密性：把导管的下端侵入水槽中，用双手紧握试管底部（也可 用

热毛巾捂热或者用酒精灯微热），如果观察到导气管口有气泡逸出，证明装置 气

密性良好；

③取、、，将三易烊千玺的图片 者分别用研钵研细，再混 合均

3g CHcOONa2 g NaOH2g FeO

323

匀，借用纸槽加入硬质试管中（药品平铺在试管底部），塞进单孔塞；

④点燃酒精灯后，先预热试管1分钟，然后集中火力由管前向管尾加热；

⑤用排水法收集（甲烷极难溶于水，）。反应开始后，待气泡快速、均匀冒出

时，此时整个装置中的空气已排尽，开始收集。当试管口冒出第一个气泡时，表 示

已集满，用手捂住试管口，移除水面；

⑥验纯：把用排水法收集的一试管甲烷气体，用大拇扫年 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；

⑦收集：用排水法分别收集1/3体积的甲烷备用。收集完后，将弯型导管换

成直型导管。

实验现象：反应物在加热时融化；验纯时，甲烷安静的燃烧，说明甲烷是纯

净的；该反应制甲烷，产生速度比方法一快。

注意事项：

①该实验中并不参加反应，它的作用是除去苛性钠中的水分、减少苛 性

FeO

23

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；其次有很好的传热性，所以反应预热时间短，反应快；其密度大， 对反

FeO

23

应物有固定作用。

②导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞（不要太长）有利于产生的 气体排

出；

③ 加热时应将试管向下倾斜；

④实验结束后，先撤导管，后撤酒精灯（防止水倒吸，使试管炸裂）.

2．甲烷的性质实验

（1）甲烷在空气中的燃烧

操作过程：甲烷验纯后直接在导管口点燃；然后在甲烷火焰上方倒置一个 干

燥的小烧杯；最后换一个用澄清石灰水浸润的烧杯罩在甲烷火焰上方，观察 实验

现象。

实验现象：在导管口点燃，开始为浅蓝色火焰，几分钟后看到发出黄色火 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。

解释：

CH+2HO+CO

42

（点燃

2

CO+Ca（OH）CaCO +HO

222

3

注意事项：甲烷经验纯后点燃，可看到浅蓝色火焰，但是有时会看到黄色 火

焰，其中原因比较复杂。

（2） 与酸性溶液的反应

CHKMnO

4

4

操作过程：将直型导管直接通入装有的试管中，观察高锰酸钾 颜

3mlKMnO

4

色变化。

实验现象：高锰酸钾溶液不褪色。

解释：无不饱和键，不能与酸性反应使其褪色。

CHKMnO

4

4

注意事项：在空气中放置一段时间后，也会褪色，但这是与空气中

KMnO

4

的还原物质反应了，而并非的作用。

CH

4

（3）与溴水反应

CH

4

操作过程：将直型导管直接通入装有溴水的试管中，观察溴水的颜色 变

3ml

化。

实验现象：溴水不褪色

解释：无不饱和键，不能与溴水反应使其褪色

CH

4

注意事项：如果通入甲烷时间过长，可能会看到溴水褪色，其原因是甲烷 从

液面下冒出时,对于溴水溶液中易挥发的溴具有“携带”作用,因此通气时间 稍

长,也会使溴水溶液的颜色变浅或完全褪去,也可能是由于甲烷中混有还原 性气

体所致，从而造成误解。

（4）与混合爆鸣实验

CHO

4

2

操作过程：以分解法，用排水法在原来已收集的1/3体积的甲烷的集 气

HO

22

瓶中继续收集满氧气。用毛玻璃片盖住瓶口，再用抹布包住集气瓶，瓶口对住 火

焰点燃，观察现象。

实验现象：在火焰点燃后，可看到“火蛇”般的火焰蹿出鸡蛋炒白菜 ，并伴有低沉的爆 鸣

声。

解释：甲烷中混入氧气遇明火会发生爆炸。

注意事项：

① 在做甲烷的燃烧与爆鸣实验时，必须要先验纯；

②彩蝶谷 爆鸣时，集气瓶口应高于瓶底，集气瓶口的位置应高于酒精灯火焰。防止 爆

鸣冲击力太大，打翻酒精灯。

五、相关文献与重点文献综述

1 .封享华，彭杰，封丽.甲烷制备实验条件优化J].化学教学，2013,（01）:57-59.

评价：本篇文章主要研究了多种因素对甲烷制备的影响，旨在优化甲烷制备 的

实验条件。通过研究表明，甲烷制备实验主要欢快的近义词 是由与在熔 融时

CHCOONaNaOH

3

发生反应，由此解释了甲烷制备过程中，试管容易破裂的原因。并指出水分 是否

存在是该实验成功与否的关键。通过阅读这篇文章，一方面可提高个人实验 技能，

另一方面有利于以后从事教学时对各种实验现象的科学解释。

2 .秦丙昌.保护试管制备甲烷的方法J].化学教育，2010, （04） :75-76.

评价：在甲烷制备实验中试管易炸裂，造成资源的浪费。而本篇文章就提出 了

保护试管的方法,是通过铜片制作了一种与试管相配套的船形反应器。通过实 验证

实该方法不仅有效的保护了试管,而且有利于甲烷产率进一步提高。这篇文 章详细

介绍了船形反应器的制作,且经过了实验证实其是行之有效的。这为我们 以后进行

甲烷制备实验提供了很好的借鉴作用。

3 .徐春秀.高师中学化学教学论中甲烷制备实验的教学改进研究J].江西化工，2011,

（02）:48-51.

评价：本文主要是对中学教材中的甲烷的制取实验进行了详细分析。主要探 究

了不同催化剂对甲烷制备实验的催化效果,及对合适的反应物配比进行了探究, 且

提出了比较适宜的实验方案。这对中学化学中甲烷制取实验有很大提高,并启 发了

我以后教学时要对课本已有知识进行分析改进,这样才能切实提高自我的科 学素

养。

4 .李志富，许宁.甲烷制备方法的改进研究田.化学教育，2004，（08）:52,63.

评价：本篇文章对中学的甲烷制备实验做了一个系统的分析与改进,指出传 统

的制备方法存在诸多不足,并提出了改进的方法。主要是从硬质试管、药品组

成、性质检验几个方面进行改进,这对甲烷制备实验的整体提高有极大的作用, 在

以后从事教学时就可以从中借鉴学习,更好的完成实验的演示。

5 .秦丙昌，宋正华，付小普.甲烷制备实验的探讨J].化学教学，2003,（10）:12-13.

评价：实验室通常采用无水乙酸钠和碱石灰共热制备甲烷。然而,碱石灰的 成

分是什么,却有两种不同说法;按上述方法制备甲烷,往往存在反应慢、产率低 等问

题,并且,反应过程中有大量水生成,也未得到明确解释。为了解决上述问题, 该文

献对此实验进行了探讨,明确了碱石灰的成分,比较了不同制备方法的实验 效果,

确定了最佳原料配比。

6 .刘怀乐.简析甲烷制备实验中遇到的问题J].化学教育，1991,（06）:34-35, 53.

评价：本文以实验为依据,对甲烷制备实验中遇到的问题,谈一些认识。该文 献

对于一个实学习雷锋事迹 验,开展如此广泛、深入、持久地研究本身,说明了两点:一是这个 实验

是中学化学里的重点实验,也是难点实验;二是这个实验本身,从原理到方法, 还有

一些未被认识的客观规律,需要进一步地去研究,去分析。这篇文献让我们认 识到

了在甲烷制备实验中的很多问题,为我们做更好地甲烷实验提供了很多意见。

7 .熊言林.用碱石灰制取甲烷实验失败原因的探讨J].化学教学，1994,（04）： 7-8.

评价：本文介绍了现行高中化学课本中制取甲烷是采用无水醋酸钠和碱石灰 以

1肥胖的原因 :3混合加热，导致了实验中反应速度慢，产气率低，而且副反应物多，进行 性质

实验不明显，以致实验失败。这写现象在我们进行实验中也有同学发生，在 化学

实验中对失败的原因进行探讨时很有必要的，恰巧这篇文章对此做了介绍， 对我

们解决该问题提供了很好的思路。

六、实验安全与实验体会

实验安全：在甲烷制备实验过程中，为防止意外伤害事故，要佩戴护目镜进 行

操作；反应物固体装入大试管前如果未衬铝箔，会导致加热过程或反应完毕试 管

破裂。做与相互混合点燃爆鸣实验前，要给周围人群打招呼，以稳定 情绪；

CHO

42

实验时，瓶口勿要对人；以免喷出火焰伤人；点燃时，瓶口略向上倾斜， 对着酒

精灯焰，不要下倾，以免造成事故。

实验体会：在甲烷的制备与性质实验中，甲烷的性质是一个难点。在第一次 做

CHO

42

与混合爆鸣实验很恐惧，害怕会出现危险，但在做完后就觉得没想象 中的

那般危险，相反还会觉得很有趣。做化学实验时虽然存在危险，但只要我们 规范

操作，就能减少很多不必要的伤害。另外，只有我们真正了解了实验并进行 尝试

操作，才能对实验形成一个理性的判断，从而更好的进行实验。通过阅读相 关文

献，让我对实验有了更深刻的理解。同时也领悟到我们在做实验时不要害怕 失败，

找到失败的原因才是更重要的，甚至有时还会有意外收获，这对以后做化 学实验

有很大的积极作用。