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!
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。
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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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!
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。
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空气中的瓦斯含量只要超过5%~15%就十分易燃!液化的甲烷不会燃烧,除非在高压的环境中(通常是4~5大气压力)!中国国家标准规定,甲烷气瓶为棕色,白字!甲烷高温分解可得炭黑,用作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂等;氯仿和CCl4都是重要的溶剂!甲烷在自然界分布很广,是天然气、沼气、坑气的主要成分之一!它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、甲醛等物质的原料。甲烷用作热水器、燃气炉热值测试标准燃料!
生产可燃气体报警器的标准气,校正气.还可用作太阳能电池,非晶硅膜气相化学沉积的碳源!以及甲烷用作医药化工合成的生产原料。除作燃料外,大量用于合成氨、尿素和炭黑,还可用于生产甲醇、氢气、乙炔、乙烯、甲醛、二硫化碳、硝基甲烷、1,4-丁二醇等!甲烷氯化可得一、二、及四氯化碳.甲烷是一种可燃性气体,而且可以人工制造,所以,在石油用完之后,甲烷将会成为重要的能源!它主要的来源有:有机废物的分解!天然源头(如沼泽):23%。