Phương trình phản ứng CH4 + O2

Phường trình hóa học: 

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Điều kiện phản ứng: nhiệt độ cao

Cách thực hiện: đốt cháy CH₄ trong không khí

Hiện tượng xảy ra: có khí CO₂ bay lên

Cùng Top lời giải tìm hiểu CH₄ nhé.

I. Giới thiệu chung về khí metan

Metan (methane, hay gọi là khí bùn ao) là hydrocarbon đơn giản nhất của nhóm ankan. Công thức tổng quát: CH₄ . 

Công thức phân tử: 

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

Tên gốc Ankyl: khi lấy 1 hidro từ metan, gốc hidrocacbon gọi theo tên ankan nhưng đổi an thành yl: Metyl

II. Tính chất vật lí của CH₄

Metan là chất khí không màu, không mùi, không vị. Là khí rất độc. Đặc biệt dễ bắt cháy, khi cháy tạo ra lửa màu xanh.

- Khối lượng riêng của metan là 0.717 kg/m³, nhẹ hơn không khí

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

- Điểm bốc cháy là 537 °C

- Khí metan hòa tan tốt trong dung môi không phân cực. Còn đối với dung môi phân cực thì nó không có khả năng hòa tan vì không có sự liên kết.

- CH₄ không có tính dẫn điện.

III. Tính chất hóa học của CH₄

Công thức cấu tạo Của CH₄

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

- Phản ứng thế với halogen clo, brom

Mêtan phản ứng với Halogen cho ra dẫn xuất halogen và hidro halogenua.

Ví dụ đối với Cl: Metan phản ứng với Clo trong ánh sáng khuếch tán theo nhiều giai đoạn:

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

- Phản ứng với hơi nước tạo khí CO

CH₄ + H₂O = CO + H₂O

Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ 1000^oC, Chất xúc tác Ni

- Phản ứng cháy với oxi

Phản ứng cháy hoàn toàn:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + Q

Q= −891 kJ/mol ở 25^oC, 1 atm

Phản ứng cháy không hoàn toàn: Được dùng trong sản xuất fomanđehit, bột than, khí đốt,…

- Phản ứng phân hủy tạo axetilen

Metan bị nhiệt phân bằng cách nung nóng nhanh metan với 1 lượng nhỏ oxi ở nhiệt độ khoảng 1500^oC: (ΔH = 397kJ/mol)

Oxi được dùng để đốt cháy 1 phần metan, cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng.

IV. Ứng dụng của metan

– Metan là nguyên liệu quan trong trong đời sống và sản xuất vì khi cháy nó tạo ra nhiệt lượng lớn.

– Là nguyên liệu để điều chế H₂.

CH₄ + H₂O (t°, xt) → CO₂ + H₂

– Là nguyên liệu để điều chế bột than và nhiều chất khác như metanol, axit axetic, anhydrit axetic…

V. Người ta sản xuất khí metan bằng cách nào?

Hiện nay có nhiều cách sản xuất khí metan, tùy theo quy mô mà người ta chọn lựa phương pháp điều chế metan và cách thu khí CH₄ khác nhau.

a. Điều chế CH₄ trong công nghiệp

Ở quy mô công nghiệp, cách thu khí CH₄ và các đồng đẳng của nó được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ. Đây là cách điều chế CH₄ dễ dàng và nhanh chóng.

b. Cách điều chế metan trong phòng thí nghiệm

Một số cách điều chế CH₄ trong phòng thí nghiệm như sau:

Khi cần một lượng nhỏ metan, người ta nung natri axetat chung với vôi tôi xút, hoặc điều chế metan bằng cách cho nhôm cacbua tác dụng với nước:

Điều chế CH₄ từ nhôm cacbua:

Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3 CH₄

Phản ứng muối natri axetat với xút tạo khí metan (nhiệt phân muối natri của axit carboxylic):

Cách điều chế metanol bằng phản ứng cộng hidro vào cacbon:

Cách điều chế CH₄ từ khí CO:

Hoặc điều chế CH₄ bằng cách khử các dẫn xuất methyl của các halogen, ancol hay carbonyl.

VI. Metan có ở đâu trong tự nhiên?

- Tạo ra từ các khí thải của việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, hay cháy rừng. 

- CH₄ còn có trong quá trình sinh học như ở trong ruột của động vật, tiêu biểu là sự men hóa trong đường ruột, dạ dày của động vật nhai lại.

- Tạo ra do sự phân hủy kị khí ở những nơi ao hồ, đầm lầy, trầm tích dưới đáy biển… Dưới hầm cầu chúng cũng xuất hiện vì sự lên men yếm khí.

- CH₄ là một trong những thành phần chính của khí tự nhiên, đặc biệt là khí dầu mỏ, do đó mà chúng rất dễ bắt cháy.

- CH₄ còn có nhiều ở trong những hang động, đá giếng sâu. Vì thế, không nên tuyệt đối tự ý đi xuống dưới giếng, hố sâu khi không được chuẩn bị kĩ càng.