氧化反应甲烷基本的氧化反应就是燃烧:CH4+2O2→CO2+2H2O甲烷的含氢量在所有烃中是高的,达到了25%,因此相同质量的气态烃完全燃烧,甲烷的耗氧量高.点燃纯净的甲烷,在火焰的上方罩一个干燥的烧杯,很快就可以看到有水蒸气在烧杯壁上凝结!倒转烧杯,加入少量澄清石灰水,振荡,石灰水变浑浊!说明甲烷燃烧生成水和二氧化碳!把甲烷气体收集在高玻璃筒内,直立在桌上,移去玻璃片,迅速把放有燃烧着的蜡烛的燃烧匙伸入筒内,烛火立即熄灭,但瓶口有甲烷在燃烧,发出淡蓝色的火焰。
从化石燃料中提取:20%。动物(如牛)的消化过程:17%!稻田之中的细菌:12%。生物物质缺氧加热或燃烧.甲烷人工制法主要有以下几种:细菌分解法将有机质放入沼气池中,控制好温度和湿度,甲烷菌迅速繁殖,将有机质分解成甲烷、二氧化碳、氢、硫化氢、一氧化碳等,其中甲烷占60%-70%!经过低温液化,将甲烷提出,可制得廉价的甲烷。学性质与反应通常情况下,甲烷比较稳定,等强氧化剂不反应,与强酸、强碱也不反应!
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甲烷是创造适合生命存在的条件中,扮演重要角色的有机分子!美国宇航局喷气推进实验室的天文学家,利用绕轨运行的“哈勃”太空望远镜得到了一张行星大气的红外线分光镜图谱,并发现了其中的甲烷痕迹。行星HD189733b位于狐狸座,距地球63光年,是一类叫做“热木星”大行星,其表面灼热,不可能存在液态水!HD189733b围绕其恒星转一圈只需两天!由于距离恒星太近,这颗行星表面温度高达900℃(1650华氏度),足以把银子熔化.
这说明甲烷可以在空气里安静地燃烧,但不助燃.用大试管以排水法先从氧气贮气瓶里输入氧气2/3体积,然后再通入1/3体积的甲烷。用橡皮塞塞好,取出水面.将试管颠倒数次,使气体充分混和!用布把试管外面包好,使试管口稍微下倾,拔去塞子,迅速用燃着的小木条在试管口引火,即有尖锐的爆鸣声发生!这个实验虽然简单,但也容易失败!把玻璃导管口放出的甲烷点燃,把它放入贮满氯气的瓶中,甲烷将继续燃烧,发出红黄色的火焰,同时看到有黑烟和白雾.
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系外行星HD189733b与其环绕的恒星模拟图不过,值得注意的是探测到甲烷。这种方法可以沿用到环绕所谓的“可居住区”(GoldilocksZone)中温度较低的恒星运转的其它行星,“可居住区”不冷也不热,正好适合孕育生命.甲烷是一种很重要的燃料,是天然气的主要成分,约占87%。在标准压力的室温环境中,甲烷无色、无味;家用天然气的特殊味道,是为了安全而添加的人工气味,通常是使用甲硫醇或乙硫醇!在一大气压力的环境中,甲烷的沸点是−161°C.
但是在特定条件下,甲烷也会发生某些反应。取代反应甲烷的卤化中,主要有氯化、溴化。甲烷与氟反应是大量放热的,一旦发生反应,大量的热难以移走,破坏生成的氟甲烷,只得到碳和氟化氢.因此直接的氟化反应难以实现,需用稀有气体稀释!碘与甲烷反应需要较高的活化能,反应难以进行!因此,碘不能直接与甲烷发生取代反应生成碘甲烷。但它的逆反应却很容易进行!以氯化为例:可以看到试管内氯气的黄绿色气体逐渐变淡,有白雾生成,试管内壁上有油状液滴生成,这是甲烷和氯气反应的所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿四氯化碳(或四氯甲烷)、少量的乙烷(杂质)的混合物.
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在标准状态下甲烷是一无色无味气体!一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷!从理论上说,甲烷的键线式可以表示为一个点“·”,但实际并没有看到过有这种用法,可能原因是“·”号同时可以表示电子!所以在中学阶段把甲烷视为没有键线式!甲烷主要是作为燃料,如天然气和煤气,广泛应用于民用和工业中。作为化工原料,可以用来生产乙炔、氢气、合成氨、碳黑、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、四氯化碳和等。天王星的大气层也存在甲烷和氢气!