Khí Metan | CH4 (Là gì, TCVL, hóa học, điều chế, ứng dụng, mindmap)

icon-time10/1/2024

Tổng hợp kiến thức về khí metan (CH4): Cấu tạo phân tử, Tính chất vật lí, hóa học, phương pháp điều chế, ứng dụng, Mindmap giúp học sinh ôn tập, bổ sung kiến thức cũng như hoàn thành tốt các bài kiểm tra môn Hóa học.


Khí metan là gì ?

- Khái niệm: Khí metan là một hidrocacbon nằm trong dãy đồng đẳng akan và công thức hóa học được ký hiệu là CH4. Còn có tên gọi khác phổ biến là khí bùn ao.

- Cấu tạo phân tử:

Khí Metan | CH4 (Là gì, TCVL, hóa học, điều chế, ứng dụng, mindmap)

- Là một hiđrocacbon mạch hở, phân tử có 4 liên kết đơn được gọi là ankan, công thức chung là CnH2n+2, với n ≥ 1


Trạng thái tự nhiên

- Trong tự nhiên chất này có khá nhiều ở mọi nơi cụ thể như sau:

+ Sau quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch hay cháy rừng thì metan sẽ được tạo ra.

+ Còn xuất hiện trong ruột của động vật, tiêu biểu là sự men hóa trong đường ruột, dạ dày của động vật nhai lại.

+ Ở ao hồ, đầm lầy, trầm tích dưới đáy biển, hang động, đá giếng sâu… đặc biệt là khí dầu mỏ, do đó mà chúng rất dễ bắt cháy.


Tính chất vật lý của khí metan

- Metan là một chất khí ít tan trong nước và không màu, không mùi, không vị.

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

- Tỉ khối của metan và không khí là dCH4/O2 = 16/29.

- Khí metan còn có tính chất đặc trưng là sẽ hóa lỏng khi ở -162°C và hóa rắn khi ở -183°C. (537oC sẽ bị bốc cháy)

- Khối lượng riêng của metan: 0.717 kg/m3

- CH4 tan trong dung môi không phân cực và không có khả năng hòa tan trong các dung môi phân cực vì không có sự liên kết giữa các hidro.

- Metan không có tính dẫn điện.


Tính chất hóa học của khí metan

- Metan tham phản ứng thế với nhóm halogen cho ra dẫn xuất halogen và hidro halogenua. Như phản ứng với clo: 

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl

CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl

CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl

- Tác dụng với nước cho ra sản phẩm khí CO:

CH4 + H2O → CO + H2O (Điều kiện để xảy ra phản ứng: chất xúc tác Ni và nhiệt độ 1000oC).

- Phản ứng cháy với oxi (Phản ứng cháy hoàn toàn)

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2

(Q= −891 kJ/mol ở 25oC, 1 atm )

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

CH4 + O2 → HCHO + H2O

          CH4 + 1/2O2 → CO + 2H2

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

- Ngoài ra metan còn tham gia phản ứng phân hủy tạo ra axetilen: Metan bị nhiệt phân bằng cách nung nóng nhanh metan với một lượng nhỏ oxi ở nhiệt độ khoảng 1500oC:

2CH4 → C2H2 + 3H2 (ΔH = 397kJ/mol)


Cách điều chế khí metan

- Sử dụng nhôm cacbua cho vào nước sẽ tạo ra metan và nhôm hiroxit: 

Al4C2 + 12 H2O → 4 Al(OH)3 + 3 CH4

- Cho muối natri axetat vào xút sinh ra khí metan: 

CH3COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4

- Lấy trực tiếp cacbon cho vào khí hidro:

 2H2 + C → CH4 (niken làm chất xúc )

- Điều chế từ khí CO : 

CO + 3H2 → H2O + CH4

- Nhiệt phân đường glucose:

 C6H12O6 → 3CO2 + 3CH4

- Điều chế bằng phản ứng cracking C3H8

CH3 - CH2 - CH3 → CH4 + CH2 = CH2


Ứng dụng

- Hiện nay khí men đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của chúng ta đặc biệt chúng có nhiều trong khí gas. Nhờ đó mà lượng CO2 thải ra ngoài môi trường sẽ giảm đi so với việc đốt củi.

- Là nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình tạo ra một số chất quan trọng như: methanol, hydro, anhydrit axetic và axit axetic.


Sơ đồ tư duy của khí metan

Khí Metan | CH4 (Là gì, TCVL, hóa học, điều chế, ứng dụng, mindmap)

Một số câu hỏi liên quan đến khí metan

Câu 1: Khi đốt cháy hoàn toàn 0,5 mol metan người ta thu được một lượng khí CO2 (đktc) có thể tích là

A. 5,6 lít.

B. 11,2 lít.

C. 16,8 lít.

D. 8,96 lít.

Câu 2: Đốt cháy hết V lít khí metan (đktc) rồi cho sản phẩm hấp thụ hết vào lượng dư dung dịch Ca(OH)2 thu được 5 gam kết tủa. Thể tích khí metan đem đốt là

A. 6,72 lít.

B. 2,24 lít.

C. 0,56 lít.

D. 1,12 lít.

Câu 3: Khi clo hóa metan thu được một sản phẩm thế X chứa 89,12% clo về khối lượng. Công thức phân tử của sản phẩm là

A. CH3Cl.

B. CH2Cl2.

C. CHCl3.

D. CCl4.

Câu 4: Chất nào sau đây có phản ứng thế với clo?

A. CO2 .

B. K.

C. O2.

D. CH4.

Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn khí metan bằng khí oxi. Nếu hỗn hợp nổ mạnh thì tỉ lệ thể tích của khí metan và khí oxi là

A. 1 thể tích khí metan và 4 thể tích khí oxi.

B. 2 thể tích khí metan và 1 thể tích khí oxi.

C. 1 thể tích khí metan và 2 thể tích khí oxi.

D. 1 thể tích khí metan và 1 thể tích oxi.

Hoàng Thùy Phương
Đánh giá bài viết
Đặt câu hỏi
icon-make-question icon-make-question