甲烷实验制备

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1、实验四甲烷制备实验条件优化一、实验目的1.查阅文献，了解甲烷制备实验在中学教学中存在的问题及研究现状。2.加深对甲烷制备实验原理、影响因素的理解。3.提高单因素探究的设计能力。4.优化甲烷制备实验的最佳条件。5.把握甲烷制备实验的成功关键。二、中学教学中存在的问题1.在实际操作屮，普遍存在甲烷不能产生或者产气率低、产气速率慢；副产物多(气体能使酸性KMnO4洛液褪色，点燃时火焰呈黄色)；2.实验前，必须要将无水醋酸钠、碱石灰等药品翻炒处理，至使实验复杂化。实验时，生成甲烷的量少、速度也慢，难以继续点燃，效果不够理想。制

2、取的甲烷有吋会使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。3.实验中试管易破裂，不易清洗(a)试管在反应中途破裂.高温不,熔融的氢氧化钠强烈腐蚀试管，造成试管强度降低。(b)反应结朿后，试管内残渣难以立即清除，试管在冷却过程中发生了破裂.一般发生在停止加热后100-120s内.这是因试管冷却吋由于内外温差而引起的应力所致。(c)试管禁不起再用.采用掺入物的做法，尽管减轻了氢氧化钠对试管的腐蚀，但并不能克服试管出现斑点和发毛现象的发生，致使试管的强度大大降低，再用时极易破裂.且造成的危害或损失可能更大。三、实验原理主反应：CH3C00

3、Na+Na0HCa0=CH4+Na2C03副反应：CH3C00Na+Na00CCH3=CH3C0CH3+Na2C03(CH30)2C0►CH3CII3+C0ch4强热c2h4强热*c2h2h2反应机理：链引发：CH3—C0—0Na->CH3•+•CO-ONa链增长：CH3•+HONa—CH4+•ONa•ONa+CII3-CO-ONa->CII3-+Na2CO3CH3•+CH3-CO-ONa—CH3-CO—CH3+•ONa链终止：CH3•+CH3-CH3-CH3•ONa+•CO-ONa->Na2CO3产物为:CH4；副产

4、物为:CH3-CH3、CH2CH2、CH3-CO-CH3、Na2CO3.四、影响实验的因素及影响规律1.水的影响，在实验中有水，则使NaOH上Na++OH-;CH3COONa=^Na*+CHaCOO'这不利于醋酸钠脱叛生成甲烷。水是一种极性溶剂，在极性溶剂中是不利于键的均裂的.它会显著地阻碍游离基反应的进行。2.温度及升温速率，给浞合物加热时，应巾试管前部14后逐渐移动并缓缓加热，若加热过猛，也会发生生成丙酮的反应（反应同上）。适宜温度应控制在300〜500°C。3.NaOH用量，在固定NaAc川量的情况下，随NaOH

5、用量的增大，试管更易损坏，试管的洗涤更困难，气体点燃后的颜色由黄色逐渐转变为正常的蓝色，气体通入酸性KMnO4后，颜色褪去转变为不褪色，在试管不损坏（有裂纹的情况下，甲烷气体可能会泄露）的前提下，NaOH用量越大，液相似越多，流动性越大，试管的腐蚀和破裂程度增大。综合考虑反应制取甲烷的纯度、产率、试管的破裂程度和洗涤难易程度，NaAc与NaOH的质量比为2.05:1（物质的量之比为1:1）时为最佳反应比例，并建议适度减缓升温速度，降低液相与试管之间的温差。4.CaO用量及CaO的作用，在试管完好的情况下，甲烷产气率随着

6、CaO用量的增加而减小，随着CaO用量的增加，试管外观却不易损坏，试管更易于洗涤。CaO在实验屮的作用［15］主要有四个方而，一是CaO具有稀散作用，降低NaOH在混合物屮的比例，减弱NaOH对试管的腐蚀作用；二是分散和固定液相，降低液相的流动性，减弱或防止试管的腐蚀和破裂；三是CaO具有吸水作用，生成Ca（0II）2而降低水对实验的影响；叫是CaO能够增加透气性，有利于甲烷逸山。显然，CaO用量的增加，不利于NaAc与NaOH的有效接触，不利于甲烷产生。但CaO用量的增加却有利于对液相的固定，有利于试管不受损坏，有利

7、于试管洗涤。综上所述，制备甲烷反应物NaAc、NaOH、CaO的质量比在2.05:1:（1~1.4）范围内最为适宜5.混合物总量，在质量比为2.05:1:（1〜1.4）时,取量NaAc2克、NaOHl克、Ca01.2克，总共4.链增长：CH3•+HONa—CH4+•ONa•ONa+CII3-CO-ONa->CII3-+Na2CO3CH3•+CH3-CO-ONa—CH3-CO—CH3+•ONa链终止：CH3•+CH3-CH3-CH3•ONa+•CO-ONa->Na2CO3产物为:CH4；副产物为:CH3-CH3、CH2C

8、H2、CH3-CO-CH3、Na2CO3.四、影响实验的因素及影响规律1.水的影响，在实验中有水，则使NaOH上Na++OH-;CH3COONa=^Na*+CHaCOO'这不利于醋酸钠脱叛生成甲烷。水是一种极性溶剂，在极性溶剂中是不利于键的均裂的.它会显著地阻碍游离基反应的进行。2.温度及升温速率，给浞合物加热时，应巾试管前部14