甲烷的制法与性质实验报告.doc

甲烷的制法与性质 李俊 （2009级1班第8实验小组，电话 一、实验目的: 掌握甲烷的实验室制法；了解甲烷的性质；练习不同的实验教学方法。 二、实验原理: CH3COONa+NaOH Na2CO3+CH4↑(其中CaO能稀释NaOH，防止NaOH腐蚀玻璃) CH4+2O2 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、Fe2O3、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碱石灰及氢氧化钠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或者取2药匙(约3g)无水醋酸钠，1药匙(约2g)NaOH,1药匙(约2g)Fe2O3，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500mL CH4。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，观察颜色变化。 ??(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，观察颜色变化。 ? (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。 (5)甲烷与氧气混合爆鸣实验。以H2O2为原料，用排水法收集2/3体积的氧气，再收集1/3体积的甲烷，盖好瓶口，用抹布包住集气瓶，瓶口对住火焰点燃，发生爆鸣； 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。 六、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+·ONa ?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：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。 相关文献与重点文献综述 1.本实验按照课本介绍的方法, 用无水NaAc 与市售碱石灰加热制取甲烷, 温度要求高且反应速度很缓慢, 产气量少, 不仅集气时间长, 而且可燃性实验往往无法进行。其主要原因是在市售的碱石灰试剂中,NaOH 的含量只占1/ 7, 含有水分相当