甲烷是最简单的有机化合物,也是天然气、沼气、煤层气(瓦斯)的主要成分。
1、甲烷的组成和结构甲烷的分子式为CH4,是氢元素的含量最高的有机物。
甲烷分子的空间结构为正四面体形,碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子位于4个顶点。分子中的4个C—H的键长和键能相同,相互之间的夹角(键角)均为109︒28'。5个原子不在同一个平面上。
注:球棍模型表示各原子的相对大小和空间位置,小棍代表化学键;空间填充模型更能反映分子的实际空间结构。
2、甲烷的性质
物理性质:甲烷是一种无色无味的气体,密度为0.717g/L,比空气小,极难溶于水。熔点-182℃,沸点-164℃。
化学性质:甲烷分子中C—H不易断裂,结构稳定,所以甲烷在通常情况下性质比较稳定,与强酸、强碱或酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂不反应。但其稳定性是相对的,在某些条件下也可发生某些反应。
(1)可燃性
甲烷在空气中完全燃烧,生成二氧化碳和水,产生蓝色火焰。甲烷是常用的燃料,天然气、沼气的主要成分就是甲烷。
思考:煤矿中为了保证安全生产,必须采取通风、严禁烟火等措施。为什么?
甲烷是易燃易爆的气体,混入空气容易发生爆炸。
石油气中含有甲烷
(2)取代反应
实验:甲烷与氯气的取代反应
实验操作:取两支试管,均通过排饱和NaCl溶液的方法收集半试管甲烷气体和半试管氯气,分别用铁架台固定好。将其中一支试管用铝箔套上,另一支试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方,以免发生爆炸)。观察两支试管中现象。