Tailieumoi.vn biên soạn và giới thiệu các kiến thức lý thuyết trọng tâm bao gồm định nghĩa, tính chất, ứng dụng và
cách điều chế của CH4 (metan) trong bài viết dưới đây, giúp học sinh ôn tập và bổ sung kiến thức cũng như hoàn
thành tốt các bài kiểm tra môn Hóa học. Mời các bạn đón xem:
1. Định nghĩa về Metan CH4 là gì?
1.1. Metan là gì? CH4 là gì?
Khí metan (methane) hay còn được gọi là khí bùn ao, có công thức hóa học CH4. Nó là hidrocacbon đơn giản nhất
nằm trong dãy đồng đẳng akan.
1.2. Khí metan tìm thấy ở đâu trong tự nhiên
Khí CH4 có thể xuất hiện trong các khí thải phát sinh từ sự đốt cháy nhiên liệu hóa thạch hay cháy rừng
Có trong quá trình sinh học xảy ra trong ruột của động vật, tiêu biểu là sự men hóa trong đường ruột và dạ dày động
vật nhai lại
Tìm thấy trong sự phân hủy kỵ khí ở các ao hồ, đầm lầy hay trầm tích dưới đáy biển,… ngay cả dưới hầm cầu cũng
có sự có mặt của chúng vì hiện tượng lên men yếm khí
Là thành phần chính của khí tự nhiên, nhất là dầu mỏ,
Có thể có ở trong các hang động, đá giếng sâu.
2. Tính chất lý hóa của metan CH4
2.1. Tính chất vật lý của CH4
Đây là chất khí không màu, không mùi và không có vị
Rất độc và dễ bắt cháy, khi cháy tạo ra ngọn lửa có màu xanh
Hóa lỏng ở -162 độ C và hóa rắn tại -183 độ C
Điểm bốc cháy: 537 độ C
Khối lượng riêng: 0.717 kg/m3
Không có khả năng hòa tan trong các dung môi phân cực, chỉ tan trong những dung môi không phân cực do không
có sự liên kết giữa các hidro
Không có tính dẫn điện
2.2. Tính chất hóa học của metan ra sao?
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl
CH4 + H2O = CO + H2O (nhiệt độ: 1000 độ C và chất xúc tác Ni)
+ Phản ứng cháy hoàn toàn:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q
Q= -891 kJ/ mol tại 25 độ C, 1 atm
+ Phản ứng cháy không hoàn toàn:
CH4 + O2 → HCHO + H2O (200 atm, 300 độ C)
CH4 + 1/2O2 → CO + 2H2 (500 độ C, Ni)
CH4 + O2 → C + H2O (điều kiện thiếu không khí)
2CH4 → C2H2 + 3H2
3. Điều chế khí mêtan CH4 như thế nào?
3.1. Trong phòng thí nghiệm
Al4C3 + 12H2O → 3CH4 + 4Al(OH)3
CH3-COONa = NaOh → Na2CO3 + CH4 (điều kiện nhiệt độ, xúc tác CaO)
C + 2H2 → CH4
CO + 3H2 → H2O + CH4 (nhiệt độ)
3.2. Trong công nghiệp
Metan CH4 cùng các đồng đẳng được điều chế chủ yếu bằng khí tự nhiên và dầu mỏ.
Có thể điều chế metan từ dầu mỏ
4. Ứng dụng của metan CH4
4.1. Trong làm nhiên liệu
Đây là một trong các nhiên liệu vô cùng quan trọng. So với việc đốt cháy than đá thì đốt cháy CH4 sẽ sinh ra ít khí
CO2 trên mỗi đơn vị nhiệt giải phóng hơn,
Thường dùng làm nhiên liệu trong các lò nướng, nhà máy, lò nung, máy nước nóng, xe ô tô,… với công dụng đốt
cháy oxy để tạo nhiệt
CH4 ở dạng khí tự nhiên nén được dùng làm nhiên liệu cho xe cộ và được đánh giá là loại thân thiện với môi trường.
Đóng vai trò quan trọng trong việc phát điện khi đốt nó như một nhiên liệu trong tuabin khí hay máy phát điện hơi
nước. Ở nhiều nơi, loại khí này còn được biết đến là một khí thiên nhiên sử dụng để sưởi ấm và nấu ăn.
Metan CH4 là gì? Ứng dụng của Metan trong làm nhiên liệu cho ô tô
4.2. Trong công nghiệp
Là nguyên liệu trong sản xuất nhiều loại hóa chất khác như hydro methanol, anhydrit axetic, axit axetic
Từ metan còn có thể điều chế ra axetilen
Tham ra nhiều trong những phản ứng hóa học dưới các dạng khác nhau: rắn, lỏng, khí
5. Khí metan có gây nguy hiểm cho con người hay không?
Khí metan CH4 không gây độc trực tiếp nhưng cũng mang đến khá nhiều nguy hiểm cho con người như dễ bắt cháy,
gây nổ, khi tích tụ quá nhiều sẽ gây ngạt thở hoặc gây nhiễm độc khí CO. Nó có khả năng chiếm chỗ oxy trong
không khí ở điều kiện bình thường. Gây ngạt hơi khi mật độ oxy hạ xuống dưới 18%.
Đây còn là một trong những chất gây nên hiệu ứng nhà kính, Trái Đất nóng lên, gây nguy hiểm tới con người cùng
các loài sinh vật.
6. Một số bài tập liên quan đến Metan CH4
Bài tập vận dụng về metan
Bài tập 1: Chọn phương trình hóa học viết đúng trong các phương trình dưới đây:
Lời giải:
Đáp án đúng: D
Bài tập 2: Tính thể tích khí oxy cần dùng và thể tích của khí cacbonic được tạo ra khi đốt cháy hoàn toàn 11,2 lít khí
CH4 (đktc). Biết rằng thể tích các khí đều được đo ở đktc
Lời giải:
Ta có:
nCH4 = 11,2/ 22,4 = 0,5 mol
PTPƯ:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Theo phương trình ta được:
nO2 = 2 x nCH4 = 1 x 0,5 = 1mol
nCO2 = nCH4 = 0,5 mol
=> VO2 = 1 x 22,4 = 22,4l
=> VCO2 = 0,5 x 22,4 = 11,2l
Bài tập 3: Cho một hỗn hợp khí gồm khí CO2 và CH4. Hãy trình bày phương pháp hóa học để có thể:
Lời giải:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2