Tính chất vật lý của Metan

Tính chất vật lý của Metan được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 9. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Câu hỏi: Tính chất vật lý của metan là gì?

Trả lời:

Những tính chất vật lí của khí metan CH₄ là:

- Metan là một chất khí không màu, không mùi, không vị.

- Đây là một khí rất độc và dễ bắt cháy, tạo ra lửa có màu xanh.

- CH₄ hóa lỏng khi ở -162°C, còn hóa rắn ở -183°C.

- Điểm bốc cháy: 537°C.

- Khối lượng riêng của metan: 0.717 kg/m³

- Đây là chất không có khả năng hòa tan trong các dung môi phân cực vì không có sự liên kết giữa các hidro, chúng chỉ tan trong dung môi không phân cực.

- CH₄ không có tính dẫn điện.

I. Định nghĩa Metan

- Định nghĩa: Metan (CH₄) là một hydrocacbon nằm trong dãy đồng đẳng của ankan. Metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí và rất ít tan trong nước.

- Công thức phân tử: CH₄.

- Công thức cấu tạo:

- Danh pháp

+ Tên quốc tế: CH₄ có tên gọi là metan.

+ Tên gốc Ankyl: CH₃ - có tên gọi là metyl.

II. Tính chất vật lý

Khí metan là thành phần chính của khí tự nhiên hay khí dầu mỏ, phần lớn được tạo ra trong quá trình chế biến dầu mỏ hay quá trình chưng cất sản xuất khí dầu mỏ.

Một số tính chất vật lí của khí metan CH₄:

+ Ở điều kiện tiêu chuẩn thì khí metan là chất khí nhẹ hơn không khí không màu, không có mùi và không vị.

+ Nó là một chất khí độc hại và rất dễ cháy, khi cháy tạo ngọn lửa màu xanh da trời.

+ Nhiệt độ hóa lỏng của metan: −162°C, nhiệt độ hóa rắn của metan: −183°C.

+ Khối lượng riêng của metan là: 0.717 kg/m³

Metan không tạo ra những liên kết hiđro nên không hòa tan trong những dung môi phân cực như nước mà chỉ tan trong các dung môi không phân cực. Khí metan cũng không có tính dẫn điện

III. Nhận biết khí metan

- Nhận biết khí metan

+ Cách 1: Đốt cháy khí metan rồi cho sản phẩm vào dung dịch Ca(OH)₂. Hiện tượng xuất hiện kết tủa vẩn đục trắng, ta sẽ nhận biết được khí metan.

+ Cách 2: Cho khí metan tác dụng với clo dưới ánh sáng. Sau đó cho quỳ tím ẩm vào, quỳ hóa đỏ, ta sẽ nhận biết được khí metan.

IV. Đặc điểm tính chất hóa học của metan

Các tính chất hóa học của metan quan trọng mà các bạn cần nhớ là phản ứng thế với halogen như clo, brom. Nó phản ứng với hơi nước và tạo ra khí hidro, khí metan tác dụng với oxi gây cháy và phản ứng phân hủy metan ra axetilen C₂H₂.

Phản ứng của metan thế H bằng halogen khi có ánh sáng

- Khi có ánh sáng hoặc nhiệt độ, thì halogen có thể thế lần lượt từng phân tử H trong phân tử metan tạo thành dẫn xuất metyl halogen

Phản ứng có thể tiếp tục xảy ra để tạo sản phẩm di-, tri-, tetra halogen

- Ví dụ: metan tác dụng brom

Br₂ + CH₄ → CH₃Br + HBr

- Clo hóa CH₄ ở điều kiện ánh sáng có thể thu được CH₃Cl, CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₃ → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

Khả năng phản ứng của dãy halogen theo thứ tự F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂

Tính chất hóa học của metan tác dụng với hơi nước H₂O.

+ CH₄ + H₂O →^{700-900oC, Ni} → CO + 3H2

+ Phản ứng này thường được dùng để điều chế khí hidro

Khí metan tác dụng với oxi phản ứng cháy oxi hóa:

+ CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

+ Phản ứng đốt cháy khí metan này là phản ứng hóa học quan trọng nhất của khí metan. Phản ứng khí metan tác dụng với oxi tỏa ra rất nhiều nhiệt nên CH₄ thường được dùng sử dụng chủ yếu làm khí đốt, nhiên liệu.

Phản ứng phân hủy metan ra axetilen

+ Phản ứng phân hủy metan tạo thành axetilen ở 1500^o C nên nó là cách điều chế C₂H₂ từ CH₄ phổ biến hiện nay:

+ 2CH₄ →1500^oC, làm lạnh nhanh tạo ra C₂H₂ + 3H₂

Khi cho metan tác dụng với khí Clo ở nhiệt độ cao, phản ứng phân hủy metan sẽ tạo thành muội than và khí hidro clroua.

CH₄ + 2Cl₂ →_t^o C+4HCl

V. Phương pháp điều chế khí Metan

Để điều chế metan có rất nhiều cách, nhưng chủ yếu sử dụng một số phương pháp sau:

- Sử dụng nhôm cacbua:

Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3CH₄ (khí).

Có thể thay thế nước cho HCl: Al₄C₃ + 12HCl → 4Al(OH)₃ + 3CH₄ (khí)

- Cho phản ứng với vôi tôi xút có sự xúc tác CaO ở nhiệt độ cao:

CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃

- Phản ứng trực tiếp, dùng niken làm chất xúc tác:

C + 2H₂ → CH₄

- Sử dụng khí CO:

CO + 3H₂ → H₂O + CH₄

- Điều chế metan từ đường glucose:

C₆H₁₂O5 → 3CO₂ + 3CH₄

- Điều chế từ khí tự nhiên

- Cho phản ứng cracking ankan có từ 3C trở lên:

C₃H₈ → CH₄ + C₂H₄

VI. Những ứng dụng quan trọng của metan trong cuộc sống

Metan được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và sản xuất:

1. CH4 được dùng làm nhiên liệu

CH₄ là một nhiên liệu không thể thiếu trong đời sống, đặc biệt chúng có trong khí gas. Khi nấu bằng khí gas hay đồ sưởi ấm giúp bạn giảm bớt lượng thải CO, CO₂ ra ngoài không khí thay vì dùng bằng than hay củi.

2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp

Metan tham gia nhiều trong các phản ứng hóa học ở nhiều dạng khác nhau: rắn, lỏng, khí.

Trong các ngành công nghiệp hóa học, metan là nguyên liệu tạo ra một số chất quan trọng như hydro, methanol, axit axetic và anhydrit axetic.

-------------------------------

Ngoài Tính chất vật lý của Metan đã được VnDoc giới thiệu, mời các bạn cùng tham khảo thêm Chuyên đề Hóa học lớp 9, Trắc nghiệm Hóa học 9, Lý thuyết môn Hóa học lớp 9 để hoàn thành tốt chương trình học THCS.