Khí Metan (CH4) hay còn gọi với cái tên khác là methane. Đây là một loại hidrocacbon đơn giản nhất nằm trong nhóm ankan. Metan (CH4) thuộc nhóm hợp chất hữu cơ, là loại chất xuất hiện trong chương trình hóa học phổ thông. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo bài viết Trong phòng thí nghiệm CH4 được điều chế trực tiếp từ? dưới đây.
Mục lục bài viết
1. Trong phòng thí nghiệm CH4 được điều chế trực tiếp từ?
A. CH3CHO.
B. CH3COOH.
C. CaC2.
D. CH3COONa.
Lời giải: Trong phòng thí nghiệm, CH4 được điều chế trực tiếp từ CH3COONa.
CH3–COONa + NaOH →CaO, to Na2CO3 + CH4
2. Tính chất và các điều chế Metan trong phòng thí nghiệm:
2.1. Tính chất của Metan:
– Các tính chất vật lý của Metan
Metan (CH4) cũng có một số tính chất vật lý nhất định. Cụ thể ở điều kiện tiêu chuẩn, khí metan không có màu, nhẹ hơn không khí, không vị, không mùi. Khí Metan (CH4) được cho là độc hại đối với sức khỏe con người và khá nguy hiểm vì dễ xảy ra cháy nổ do bén lửa nhanh.
Khi Metan (CH4) cháy sẽ tạo ra một ngọn lửa màu xanh da trời.
Nhiệt độ hóa lỏng của metan là: −162 °C
Nhiệt độ hóa rắn của metan là: −183 °C
Khối lượng riêng metan là: 0.717 kg/m3
Metan (CH4) là một ankan không có tạo ra liên kết hidro nên không thể tan trong các dung môi phân cực (H2O). Nó chỉ tan trong các dung môi không phân cực mà không. Vì không tan trong nước nên Metan (CH4) cũng không có tính dẫn điện.
– Các tính chất hóa học của Metan
Metan (CH4) có một số tính chất hóa học nhất định, điển hình của nhóm các ankan. Cụ thể thì có phản ứng thế, phản ứng mất màu brom, phản ứng cháy, phản ứng phân hủy,….
Phản ứng thế
Đây là phản ứng của Metan (CH4) với các nguyên tố thuộc nhóm Halogen trong điều kiện môi trường có ánh sáng và nhiệt độ. Các nguyên tố thuộc nhóm Halogen sẽ lần lượt thế vào từng nguyên tử H một tạo thành các dẫn xuất metyl halogen. Cụ thể phản ứng hóa học được mô tả diễn tiến như sau:
CH3-H + X2 → CH3-X+ HX
Ví dụ: Metan (CH4) tác dụng brom
Br2 + CH4 → CH3Br + HBr
Clo hóa Metan (CH4) thu được CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CCl4.
Phương trình hóa học:
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl
Thứ tự Metan (CH4) phản ứng với các nguyên tố thuộc nhóm Halogen như sau: F2 > Cl2 > Br2 > I2
Tác dụng với hơi nước trong điều kiện nhiệt độ cao
Metan (CH4) có tác dụng với hơi nước ở nhiệt độ từ 700 – 900 độ C, và có xúc tác là Ni. Sản phẩm sinh ra khí CO và Hidro. Đây cũng là phản ứng trong điều chế Hidro phục vụ công nghiệp.
CH4 + H2O → CO + 3H2
Phản ứng cháy
Cháy trong không khí sinh ra ngọn lửa xanh, nhiệt lớn
Metan (CH4) có phản ứng oxi hóa điển hình, có thể cháy trong không khí và sinh ra lượng nhiệt lớn. Phương trình:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Phản ứng phân hủy Metan (CH4) ra axetilen (C2H2)
Metan (CH4) có phản ứng phân hủy để tạo thành CH=CH ở nhiệt độ 1500oC, điều kiện là làm lạnh nhanh. Đây cũng là cách để điều chế ra Axetilen nhanh nhất, phổ biến nhất hiện nay.
2CH4 → C2H2 + 3H2
Phản ứng khác
Khi cho Metan (CH4) tác dụng với khí Clo trong điều kiện nhiệt độ cao sẽ xảy ra phản ứng tạo thành muội than và khí hidro clorua.
CH4 + 2Cl2→ C+4HCl
2.2. Cách điều chế Metan trong phòng thí nghiệm:
Có rất nhiều cách điều chế metan trong phòng thí nghiệm, nhưng những cách dưới đây là điển hình, dễ áp dụng nhất.
Cách 1: Nung natri axetat (CH3COONa) với vôi tôi xút (NaOH, CaO)
Khi cần một lượng nhỏ metan, người ta nung natri axetat với vôi tôi xút, phản ứng sẽ sinh ra khí CH4. Chúng ta thu khí CH4 ở phản ứng bằng phương pháp đẩy nước.Phương trình điều chế metan trong phòng thí nghiệm:CH3COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4
Cách 2: Cho Nhôm Cacbua (Al4C3) tác dụng với nước để thu về khí Metan
Phản ứng điều chế metan trong phòng thí nghiệm cũng được thực hiện bằng cách cho Nhôm Cacbua (Al4C3) tác dụng với nước.Phương trình điều chế metan trong phòng thí nghiệm:Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4Ngoài ra còn có thể điều chế Metan thông qua phản ứng cộng Hidro vào Cacbon:C + 2H2 → CH4 (điều kiện có nhiệt độ cao, chất xúc tác Ni)Điều chế Metan (CH4) từ khí CO:CO + 3H2 → H2O+CH4 (điều kiện nhiệt độ cao)Điều chế Metan (CH4) bằng cách khử các dẫn xuất methyl của các nguyên tố nhóm halogen, ancol hay carbonyl.Trong công nghiệp người ta thu khí Metan (CH4) và các đồng đẳng bằng cách chiết tách từ khai thác khí thiên nhiên và dầu mỏ
3. Bài tập vận dụng có đáp án:
Câu 1. Trong phòng thí nghiệm, metan được điều chế bằng phương pháp nào sau đây?
A. Nung natri axetat với vôi tôi xút.
B. Chưng cất từ dầu mỏ.
C. Tổng hợp trực tiếp từ cacbon và hiđro
D. Cracking butan.
Câu 3. Trong phòng thí nghiệm có thể điều chế metan bằng cách nào sau đây
A. Nhiệt phân natri axetat với vôi tôi xút.
B. Crackinh butan.
C. Cho nhôm cacbua tác dụng với nước.
D. Nhiệt phân natri axetat với vôi tôi xút hoặc cho nhôm cacbua tác dụng với nước.
Câu 4. Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế CH4bằng phản ứng
A. crackinh n-butan.
B. cacbon tác dụng với hiđro.
C. nung natri axetat với vôi tôi xút.
D. điện phân dung dịch natri axetat.
Đáp án C
Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế CH4 bằng phản ứng nung natri axetat với vôi tôi xút.
Câu 5. Không thể điều chế CH4 bằng phản ứng nào?
A. Nung muối natri malonat với vôi tôi xút
B. Canxi cacbua tác dụng với nước
C. Nung natri axetat với vôi tôi xút
D. Điện phân dung dịch natri axetat
Đáp án B
Không thể điều chế CH4 bằng phản ứng canxicacbua tác dụng với nước vì
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
Câu 6: Tính chất vật lí cơ bản của metan là
A. chất lỏng, không màu, tan nhiều trong nước.
B. chất khí, màu vàng lục, tan nhiều trong nước.
C. chất khí, không màu, mùi xốc, nặng hơn không khí, ít tan trong nước.
D. chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước.
Đáp án: D
Câu 7: Chất nào sau đây có phản ứng thế với clo?
A. CO2
B. Na
C. C
D. CH4
Đáp án: D
Câu 8: Đốt cháy khí metan bằng khí oxi. Nếu hỗn hợp nổ mạnh thì tỉ lệ thể tích của khí metan và khí oxi là
A. 1 thể tích khí metan và 3 thể tích khí oxi.
B. 2 thể tích khí metan và 1 thể tích khí oxi.
C. 1 thể tích khí metan và 2 thể tích khí oxi.
D. 3 thể tích khí metan và 2 thể tích oxi.
Đáp án: C
Câu 9: Cho các chất sau: H2O, HCl, Cl2, O2, CO2. Khí metan phản ứng được với
A. H2O, HCl.
B. Cl2, O2.
C. HCl, Cl2.
D. O2, CO2.
Đáp án: B
Câu 10: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là
A. phản ứng cộng.
B. phản ứng thế.
C. phản ứng tách.
D. phản ứng trùng hợp.
Đáp án: B
Câu 11: Đốt cháy hợp chất hữu cơ nào sau đây thu được số mol CO2 nhỏ hơn số mol H2O?
A. CH4
B. C4H6
C. C2H4
D. C6H6
Đáp án: A
Câu 12: Khí metan có lẫn khí cacbonic. Để thu được khí metan tinh khiết cần
A. Dẫn hỗn hợp qua nước vôi trong dư.
B. Đốt cháy hỗn hợp rồi dẫn qua nước vôi trong.
C. Dẫn hỗn hợp qua bình đựng dung dịch H2SO4.
D. Dẫn hỗn hợp qua bình đựng dung dịch brom dư.
Đáp án: A
Dẫn hỗn hợp khí qua nước vôi trong dư. Khí CO2 phản ứng bị giữ lại, khí metan không phản ứng thoát ra khỏi dung dịch thu được metan tinh khiết.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
Câu 13: Cho các chất sau: CH4, Cl2, H2, O2. Có mấy cặp chất có thể tác dụng với nhau từng đôi một ?
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
Đáp án: C
Các cặp chất phản ứng với nhau là: CH4 và Cl2; CH4 và O2; Cl2 và H2; H2 và O2.
Câu 14: Thành phần phần trăm về khối lượng của các nguyên tố cacbon và hiđro trong CH4 lần lượt là
A. 50% và 50%.
B. 75% và 25%.
C. 80% và 20%.
D. 40% và 60%.
Đáp án: B
Câu 15: Khi đốt cháy hoàn toàn 0,5 mol metan người ta thu được một lượng khí CO2 (đktc) có thể tích là
A. 5,6 lít.
B. 11,2 lít.
C. 16,8 lít.
D. 8,96 lít.
Đáp án: B
THAM KHẢO THÊM:
