甲烷制备与性质实验的改进.docx

甲烷制备与性质实验的改进甲烷制备与性质实验的改进一、 文献综述甲烷的传统制备方法是用无水醋酸钠、氢氧化钠与碱石灰 的混合物加热该方法存在着反应速度慢、产气量少、试管 易破裂等缺陷而甲烷与氯气的取代反应原始实验存在实验现象 不明显，成功率低，氯气易泄漏等不足，致使在教学实践中，许 多老师不愿意做这个演示实验，而是课堂上分析，讲解实验，学 生缺乏感性认识任有良，张国春,鄢焕荣在文献《甲烷制备实验的新方法》采 用在反应物中掺入CuO或MnO2等其它金属氧化物或其它的手 段来改进这个实验虽然这些改进方法行之有效，但改进的不够 彻底，有的甚至产生了新的问题・根据以上问题，我们设计出了安全点燃装置，是一种集洗气、 防爆、安全点燃为一体的多功能简易装置，使用它不仅增强实验 效果，而且确保了实验安全同时针对甲烷稳定性实验中存在的 问题进行了实验装置的改进二、 实验目的1、 掌握CH的实验室制法42、 验证CH的可燃性、取代反应4三、 实验原理制备反应：CuCH3COONa+NaOH ^^^^Na2CO3+CH4 彳△燃烧反应：CH + 20 ==== CO + 2H04 2 2 2取代反应：光昭CH4+Cl2 CH3CI+HCI光昭CH Cl+Cl CH Cl +HC13 2 2 2光昭CH2Cl2+Cl2 ^昭 CHCl3+HCl光昭CHC1 +Cl CC1 +HCl3 2 4四、实验用品及装置实验仪器：铁架台、酒精灯、试管、锥形瓶、锥形 瓶、水槽、注射器实验药品：无水醋酸钠、氢氧化钠、铜粉、氧化铜 粉末、NaOH溶液、KMnO溶液4制备CH4的实验装置图：i ： i ： i ： i ： i ： ii ： i ： i ： i ： i ： iI : I : 1 : I : I : I : I : II : I : I : I : I : 1 : I : Ii ： i ： i ： i ： i ： i ： i ： iKIVIriU斗沼液.L___-L„__L—_L_—L__l L_—i ： i ： i : I i I r i ： i ： i ： i制备Cl2的装置图:CH与Cl取代反应装置图:4 2五、实验步骤1、 分别称取无水醋酸钠3g,氢氧化钠3g,放入研钵中 迅速研细、混匀；再称取铜粉9g掺入其中。

2、 将上述反应混合物放于一片铝箔上，再将其装入试 管中，并按上图连接好实验装置3、加热装有反应物的试管2〜3min后，便有大量的甲 烷气体生成即可进行甲烷的收集和性质试验六、实验改进1、 防试管破裂的改进：用铝箔将反应混合物与试管隔 开，这样做有以下的优点（1）可以避免试管在高温下与NaOH 直接接触而受到的严重腐蚀；（2）反应混合物受热均匀，减 少了某些副反应的发生；（3）反应结束后，试管不易破裂， 易清洗一方面，残渣易及时倒出；另一方面，铝箔与试管 管壁没有粘结，再加上铝箔的良好导热性和大面积存在，大 大缩小了试管玻璃内外的温差，这就是说，即使残渣不及时 倒出让其同试管一起自然冷却试管也不会破裂2、 在反应物中掺入适量的铜粉，是为了增加传热性，防 止局部过热而发生副反应，同时使生成的气体容易逸出，进 一步减少副反应的发生3、 甲烷燃烧火焰颜色观察的改进：本实验在加热过程 中会有很多副产物，而它们的存在会影响甲烷气体的颜色观 察，并且玻璃器皿（试管）中可能含有杂质离子（如钾离子， 钠离子）会影响实验现象所以本实验将产品气体先后通过 水，高锰酸钾溶液，最后用排水法收集于针管中，推出气体 来验纯及燃烧。

4、防爆炸实验：采用更为安全的针管方法，将针头靠 近酒精灯，将气体推出火焰呈蓝色采用该方法产生甲烷气 流比较平稳，燃烧时火焰不间断也不会一下子出来很多，同 时点燃时也较安全，较适用于学生的操作5、取代反应光源的改进（1）装置改进：用导管形成封 闭装置，防止氯气与水较大面积接触发生反应和逸出2） 条件改进：在距离装置15厘米处，点燃镁条进行照射，反 应在约2-3分钟内完成，这样容易达到反应所需的亮度3） 原料比例改进：甲烷与氯气体积比由1:1改为1:4七、 实验注意事项1、 药品和仪器要干燥2、 装置的气密性要好，气密性不好会导致漏气3、 点燃甲烷前一定要验纯4、 CH和Cl纯度必须高，不要混入空气CH和Cl的4 2 4 2体积比为1:4，且要混合均匀5、 甲烷与氯气的反应中光照要适度八、 结论与思考甲烷的制备实验的产物较多，除甲烷外，还有大量副 产物如丙酮、水蒸气、二氧化碳、氢气、乙烯，可能还有未 被发现的副反应与副产物的存在，且在已知副产物中，氢气 很难除去，这个反应的机理有待进一步研究，用排水法收集 时，水和氢气很难除去用排空气法收集的话，甲烷何时收 满很难确定，且有空气混入，易导致不纯。

在做甲烷与氯气 的取代反应时（本应观察到的现象为：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（或三氯甲烷）、四氯化碳（或四氯甲烷）、氯化氢和少量的 乙烷（杂质）的混合物试管中液面上升，食盐水中白色晶 体析出，这是反应中生成的氯化氢溶于水的缘故因为氯化 氢极易溶于水，溶于水后增加了水中氯离子的浓度，使氯化 钠晶体析出但在实验过程中，只观察到试管内壁有少量 的油滴生成，导管中的液面上升速度很慢据我分析可能导 致实验现象不明显的原因有以下几点：（1）制备的甲烷气体 纯度不高；（2）制备的氯气纯度不高等九、参考文献［1］ 任有良，张国春，鄢焕荣，甲烷制备实验的新方法J］教学仪器与实 验，2007,23（9）［2］ 任有良，石启英，甲烷制备实验中有关副反应的探究［J］纺织高校基础科 学学报，2003，（02）［3］ 任有良，李晓霞，邓忠朝，甲烷制备实验中两个问题的探讨J］商洛师 范专科学院学报，2004,18（4）［4］ 金仲鸣，甲烷的实验室制备及性质J］教学仪器与实验，2015,31（6）［5］ 任有良，石启英，周春生，甲烷制备实验中掺入物的选择［J］教学仪器 与实验，2005，（11）［6］ 秦丙昌，宋正华，付小普，甲烷制备实验的探讨［J］实验与创新思 维，2003（10［7］ 陈才元，龚楚儒，吴秋生，甲烷的小量化制备和燃烧实验的改进 J］高 等函授学报（自然科学版），2000，（05［8］ 任有良，张国春，刘萍，甲烷制备实验的认识与改进 J］商洛学院学 报， 2007， （02）［9］ 任有良，刘燕，狄燕清，甲烷的制取及性质实验的再改进［J］商洛学院学报，2012,(02)［10］陈沙沙，甲烷制取实验成功的影响因素［J］教育仪器设备，2001, (01)。