Metan là gì? Những phản ứng hóa học đặc trưng của metan là gì?

Buzz

Nội dung bài viết

1. Metan là gì?

2. Đặc điểm và tính chất hóa học của metan

2.1. Tính chất vật lý

2.2. Tính chất hóa học

3. Ứng dụng của khí metan

4. Nơi xuất hiện khí metan trong tự nhiên

5. Các phương pháp điều chế khí metan

6. Câu hỏi ứng dụng

Xem thêm

Metan là gì và các phản ứng hóa học đặc trưng của nó ra sao? Mời bạn đọc cùng khám phá bài viết dưới đây từ Mytour để tìm hiểu chi tiết về vấn đề này!

1. Metan là gì?

Metan (methane) hay còn được gọi là khí bùn ao, có công thức hóa học là CH4.

Metan là một hiđrocacbon thuộc dãy đồng đẳng ankan, là thành phần chính trong dầu mỏ và rất phổ biến trong tự nhiên.

Metan được sản xuất trong quá trình chế biến, chưng cất, và sản xuất khí dầu mỏ. Do đó, nó cũng có mặt trong gia đình bạn qua các bình gas.

2. Đặc điểm và tính chất hóa học của metan

2.1. Tính chất vật lý

Metan là khí không màu, không mùi và không vị. Nó rất độc và dễ cháy, khi cháy tạo ra ngọn lửa màu xanh.
CH4 chuyển thành lỏng ở -162°C và rắn ở -183°C.
Điểm bốc cháy của metan là 537°C.
Khối lượng riêng của metan là 0,717 kg/m³.
Metan không hòa tan trong các dung môi phân cực do thiếu liên kết giữa các nguyên tử hiđro, chỉ tan trong dung môi không phân cực.
Metan không dẫn điện.

2.2. Tính chất hóa học

Công thức cấu tạo của khí metan là CH4.

Metan có thể tham gia vào một số phản ứng hóa học như sau:

Phản ứng thế với halogen: Clo, Brom

Metan phản ứng với halogen để tạo thành các dẫn xuất halogen và hiđro halogenua.

Ví dụ, với clo: metan phản ứng với clo dưới ánh sáng khuếch tán qua nhiều giai đoạn khác nhau.

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl

CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl

CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl

Phản ứng với hơi nước sinh ra khí CO

CH4 + H2O → CO + H2

Điều kiện phản ứng: nhiệt độ 1000°C với chất xúc tác Ni

Phản ứng với oxy

Phản ứng cháy hoàn toàn:

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + năng lượng

Năng lượng tỏa ra là -891 kJ/mol tại 25°C và 1 atm

Phản ứng cháy không hoàn toàn: Được ứng dụng trong sản xuất formandehit, bột than, khí đốt, v.v.

CH4 + O2 → HCHO + H2O

CH4 + 1/2 O2 → CO + 2 H2

CH4 + O2 → C + H2O (cháy trong điều kiện thiếu không khí)

Phản ứng phân hủy để tạo axetilen

Metan bị phân hủy khi nung nóng nhanh với một lượng nhỏ oxy ở nhiệt độ khoảng 1500°C

3. Ứng dụng của khí metan

Khí metan là nguyên liệu quan trọng, được sử dụng cho việc sưởi ấm và nấu ăn. So với than đá, khí metan tỏa nhiều nhiệt và phát thải ít CO2 hơn. Nó cũng được dùng rộng rãi trong công nghiệp để sản xuất hiđro, methanol, axit axetic, và anhydrit axetat.

Đây là hai ứng dụng chính của metan trong đời sống và công nghiệp. Tuy nhiên, khí metan cũng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người, vì vậy cần sử dụng nó một cách an toàn và hợp lý.

4. Nơi xuất hiện khí metan trong tự nhiên

- Metan có thể hình thành từ các khí thải của việc đốt nhiên liệu hóa thạch, và cả cháy rừng.

- Metan cũng được sinh ra trong quá trình tiêu hóa của động vật, đặc biệt là từ quá trình men hóa trong dạ dày và ruột của động vật nhai lại.

- Metan tồn tại trong các môi trường phân hủy kị khí như ao hồ, đầm lầy, trầm tích dưới đáy biển, và dưới hầm cầu nơi có sự phân hủy yếm khí.

- Metan là thành phần chính của khí tự nhiên và dầu mỏ, vì vậy nó dễ cháy.

- Một điểm cần lưu ý là metan thường có mặt trong các hang động và giếng sâu. Do đó, không nên tự ý xuống giếng hoặc hố sâu mà không có sự chuẩn bị đầy đủ. Khi cần xuống giếng, hãy sử dụng trang bị bảo hộ và mặt nạ chống độc. Đặc biệt, không mang theo bất kỳ thiết bị nào có khả năng tạo lửa hoặc gây nổ, vì chỉ cần một ngọn lửa nhỏ trong môi trường chứa nhiều metan có thể dẫn đến cháy lớn, nổ và nguy hiểm đến tính mạng.

- Mặc dù khí metan không độc trực tiếp, nhưng nó có thể gây nguy hiểm cho con người bằng cách dễ bắt cháy gây nổ, tích tụ quá mức dẫn đến ngạt thở, và có khả năng gây nhiễm độc khí CO.

- Metan còn góp phần vào hiện tượng hiệu ứng nhà kính và sự nóng lên toàn cầu. Nó có mặt trong khí quyển Trái đất nhưng với nồng độ không cao, và nồng độ metan thay đổi theo mùa. Tuy nhiên, hiện nay nồng độ này đang có xu hướng gia tăng.

5. Các phương pháp điều chế khí metan

Có nhiều phương pháp để điều chế khí metan cả trong tự nhiên lẫn trong phòng thí nghiệm:

- Điều chế từ nhôm cacbua: Phản ứng giữa Al4C3 và nước tạo ra Al(OH)3 và metan. Phương trình phản ứng: Al4C3 + 12 H2O → 4 Al(OH)3 + 3 CH4

- Phản ứng với vôi tôi xút và CaO ở nhiệt độ cao: CH3COONa kết hợp với NaOH để tạo Na2CO3 và metan. Phương trình phản ứng: CH3COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4

- Phản ứng trực tiếp với sự hỗ trợ của niken làm chất xúc tác: 2 H2 kết hợp với carbon để tạo ra metan. Phương trình phản ứng: 2 H2 + C → CH4

- Điều chế từ khí CO: Phản ứng giữa CO và 3 H2 tạo ra metan và nước. Phương trình phản ứng: CO + 3 H2 → H2O + CH4

- Điều chế từ đường glucose: Phản ứng phân hủy glucose sinh ra CO2 và metan. Phương trình phản ứng: C6H12O6 → 3 CO2 + 3 CH4

- Phản ứng cracking C3H8: CH3 - CH2 - CH3 → CH4 + CH2 = CH2

6. Câu hỏi ứng dụng

Câu 1: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là:

A. Phản ứng thay thế

B. Phản ứng cộng

C. Phản ứng oxy hóa - khử

D. Phản ứng phân hủy

Câu 2: Điều kiện cần thiết để phản ứng giữa metan và clo xảy ra là:

A. Sử dụng bột sắt làm xúc tác

B. Sử dụng axit làm xúc tác

C. Cần có nhiệt độ

D. Cần có ánh sáng

Câu 3: Để xác định sản phẩm của phản ứng cháy giữa metan và oxi có sinh ra khí cacbonic hay không, ta nên thêm hóa chất nào vào ống nghiệm?

A. Nước cất

B. Nước vôi trong

C. Nước muối

D. Thuốc tím

Câu 4: Phát biểu nào dưới đây là sai?

A. Trong phân tử hidrocacbon, số nguyên tử hidro luôn là số chẵn

$\sigma$

C. Hidrocacbon no là loại hidrocacbon chỉ chứa liên kết đơn trong phân tử.

D. Công thức tổng quát của hidrocacbon no là CnH(2n+2).

Câu 5: Dãy nào dưới đây chỉ bao gồm các chất thuộc dãy đồng đẳng của metan?

A. C2H2, C3H4, C4H6, C5H8

B. CH4, C2H6, C4H10

C. CH4, C2H2, C3H4, C4H10

D. C2H6, C3H8, C5H10, C6H12

Câu 6: Tính chất vật lý cơ bản của khí metan là gì?

A. Là chất lỏng, không màu, hòa tan tốt trong nước

B. Là chất khí, không màu, hòa tan nhiều trong nước

C. Chất khí không màu, có mùi đặc trưng, nặng hơn không khí, ít hòa tan trong nước

D. Chất khí không màu, không có mùi, nhẹ hơn không khí, ít hòa tan trong nước

Câu 7: Khi đốt khí metan bằng oxi, nếu hỗn hợp xảy ra nổ mạnh thì tỷ lệ thể tích giữa 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 kết hợp với 2 thể tích khí oxi

D. 3 thể tích khí metan kết hợp với 2 thể tích khí oxi

Câu 8: Để tách khí metan ra khỏi hỗn hợp chứa khí cacbonic, cần thực hiện phương pháp nào?

A. Đưa hỗn hợp qua nước vôi trong dư

B. Đốt hỗn hợp rồi dẫn qua nước vôi trong

C. dẫn hỗn hợp qua bình chứa dung dịch H2SO4

D. dẫn hỗn hợp qua bình chứa dung dịch brom dư

Câu 9: Khi đốt cháy hợp chất hữu cơ nào dưới đây, số mol CO2 thu được ít hơn số mol H2O?

A. CH4

B. C4H6

C. C2H4

D. C6H6

Câu 10: Khi đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp hai hidrocacbon liên tiếp trong dãy đồng đẳng, sản phẩm cháy được dẫn qua hai bình: bình 1 chứa CaCl2 khan và bình 2 chứa KOH. Khối lượng của bình 1 tăng thêm 0,8 gam, trong khi bình 2 tăng 15,4 gam. Hai hidrocacbon đó là:

A. CH4 và C2H6

B. C2H6 và C3H8

C. C3H8 và C4H10

D. C2H6 và C4H10

Câu 11: Khi khí clo phản ứng hoàn toàn với hidrocacbon X, thu được hợp chất hữu cơ Y có khối lượng phân tử hơn X là 138. Vậy công thức phân tử của X là gì?

Câu 12: Sau khi đốt cháy hoàn toàn metan, sản phẩm cháy được dẫn qua hai bình: bình 1 chứa H2SO4 đặc và bình 2 chứa dung dịch nước vôi dư. Khối lượng của bình 1 tăng m gam, và bình 2 tăng 2,2 gam. Tìm giá trị của m?

Dưới đây là bài viết của Mytour về khí Metan và các phản ứng đặc trưng của nó. Hy vọng thông tin này sẽ hữu ích cho bạn đọc. Xin cảm ơn!

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]

Các câu hỏi thường gặp

Metan là gì và nó có đặc điểm gì nổi bật trong hóa học?

Metan, với công thức hóa học là CH4, là khí bùn ao không màu, không mùi và rất độc. Nó là một hiđrocacbon chính trong dầu mỏ, có tính dễ cháy và thường được sử dụng trong nấu ăn và sưởi ấm.

Các phản ứng hóa học đặc trưng của metan là gì?

Metan có thể tham gia vào nhiều phản ứng hóa học như phản ứng thế với halogen, phản ứng cháy hoàn toàn và không hoàn toàn, và phản ứng phân hủy khi gặp nhiệt độ cao. Những phản ứng này tạo ra các sản phẩm khác nhau như CO2, H2O, và các dẫn xuất halogen.

Metan có ứng dụng gì trong đời sống và công nghiệp?

Metan được sử dụng làm nhiên liệu cho việc sưởi ấm, nấu ăn, và trong công nghiệp để sản xuất hiđro, methanol, và axit axetic. So với than đá, nó phát thải ít CO2 hơn và tỏa ra nhiều nhiệt hơn khi đốt.

Metan có thể hình thành từ những nguồn nào trong tự nhiên?

Metan có thể hình thành từ khí thải khi đốt nhiên liệu hóa thạch, quá trình tiêu hóa của động vật, và trong môi trường phân hủy kị khí như ao hồ, đầm lầy. Nó cũng có mặt trong khí tự nhiên và dầu mỏ.

Khí metan có ảnh hưởng gì đến sức khỏe con người không?

Mặc dù metan không độc trực tiếp, nhưng nó có thể gây ngạt thở nếu tích tụ quá mức. Hơn nữa, metan dễ bắt cháy và có thể dẫn đến cháy nổ nguy hiểm cho con người nếu không được sử dụng an toàn.

Các phương pháp điều chế metan được sử dụng phổ biến là gì?

Metan có thể được điều chế thông qua nhiều phương pháp như phản ứng giữa nhôm cacbua với nước, phản ứng với vôi và CaO, hoặc từ khí CO. Những phương pháp này thường áp dụng trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.