甲烷的概述 自动保存的.docx

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甲烷的概述自动保存的

甲烷的概述

一、甲烷的一般定义：

一种主要由稻田和湿地释放出来的温室

气体。

甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分。

它可用作燃料及制造氢气、碳黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。

化学符号为CH₄。

二、甲烷的物理性质：

甲烷是最简单的有机物，也是含碳量最小（含氢量最大）的烃。

甲烷是一种无色、无味、可燃和微毒的气体。

甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。

甲烷溶解度很小，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。

同时甲烷燃烧产生明亮的蓝色火焰，　　

熔点：

-182.5℃

　　沸点：

-161.5℃

　　蒸汽压53.32kPa/-168.8℃

　　饱和蒸气压（kPa）：

53.32（-168.8℃）

　　相对密度（水=1）0.42（-164℃）

　　相对蒸气密度（空气=1）：

0.55

　　燃烧热：

890.31KJ/mol

　　总发热量：

55900kJ/kg（40020kJ/m3）

　　净热值：

50200kJ/kg（35900kJ/m3）

　　临界温度（℃）：

-82.6

临界压力（MPa）：

4.59

爆炸上限%（V/V）：

15

爆炸下限%（V/V）：

5.3

　　闪点（℃）：

-188

　　引燃温度（℃）：

538

　　分子直径0.414nm

三、甲烷化学性质：

　　化学品中文名称：

甲烷

　　别名：

天然气，沼气，甲基氢化物

  分子式：

CH4

　　分子量：

16.04

　　分类：

有机物

　　C—H键能：

413kJ/mol

　　H—C—H键角：

109°28′

　　分子结构：

正四面体形非极性分子，一个C以sp3杂化位于正四面体中心，4个H位于正四面体的4个顶点上。

（1）化学性质比较稳定；

　　把制得的甲烷气体通入盛有高锰酸钾溶液（加几滴稀硫酸）的试管里，没有变化。

再把甲烷气体通入溴水，溴水不褪色。

（2）取代反应:

　　把一个大试管分成五等分（或用一支有刻度的量气管），用排饱和食盐水法先收集1/5体积的甲烷，再收集4/5体积的氯气，把它固定在铁架台的铁夹上，并让管口浸没的食盐水里。

然后让装置受漫射光照射。

在阳光好的日子，约半小时后可以看到试管内氯气的黄绿色逐渐变淡，管壁上出现油状物，这是甲烷和氯气反应的所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和少量的乙烷的混和物。

试管中液面上升，这是反应中生成的氯化氢溶于水的缘故。

食盐水中白色晶体析出。

因为氯气极易溶于水，溶于水后增加了水中氯离子的浓度，是氯化钠晶体析出。

用大拇指按住试管管口，提出液面，管口向上，向试管中滴入紫色石蕊试液或锌粒，可验证它是稀盐酸。

如果在阴暗的天气需1～2小时才能观察到反应的结果。

（3）氧化反应:

　　点燃纯净的甲烷，在火焰的上方罩一个干燥的烧杯，很快就可以看到有水蒸气在烧杯壁上凝结。

倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊。

说明甲烷燃烧生成水和二氧化碳。

把甲烷气体收集在高玻筒内，直立在桌上，移去玻璃片，迅速把放有燃烧着的蜡烛的燃烧匙伸入筒内，烛火立即熄灭，但瓶口有甲烷在燃烧，发出淡蓝色的火焰。

这说明甲烷可以在空气里安静地燃烧，但不助燃。

通入1/3体积的甲烷。

用橡皮塞塞好，取出水面。

将试管用大试管以排水法先从氧气贮气瓶里输入氧气2/3体积，然后再颠倒数次，使气体充分混和。

用布把试管外面包好，使试管口稍微下倾，拔去塞子，迅速用燃着的小木条在试管口引火，即有尖锐的爆鸣声发生。

这个实验虽然简单，但也容易失败。

把玻璃导管口放出的甲烷点燃，把它放入贮满氯气的瓶中，甲烷将继续燃烧，发出红黄色的火焰，同时看到有黑烟和白雾。

黑烟是炭黑，白雾是氯化氢气体和水蒸气形成的盐酸雾滴。

（4）加热分解:

　　用125毫升集气瓶，收集一瓶纯净的甲烷。

集气瓶口配有穿过两根粗铜电极（在瓶内约为瓶高的二分之一处）和直角玻管的橡皮塞，塞紧（如有孔隙，可涂上一薄层熔化的石蜡），并与盛有溴水的洗气瓶连接（由于反应过程中会有一定量乙炔气体生成）。

电极通过感应圈与电源相连。

实验时，先放松导管上的夹子，接通6伏电源，铜电极间发生电火花放电，瓶壁上可以看到有炭黑产生，说明甲烷已经分解。

稍等片刻，在导管的尖嘴处点火，并用于冷的烧杯罩在火焰上方，可以看到烧杯内壁变得模糊，并有水蒸气凝结，说明有氢气生成。

四、用途:

1、燃料；

　　天然气的主要成分是甲烷，可直接用作气体燃料。

2、化工原料：

甲烷高温分解可得炭黑，用作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂等;氯仿和CCl4都是重要的溶剂。

甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一。

它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。

五、对人和环境的危害：

　　甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。

当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速,若不及时远离，可致窒息死亡。

皮肤接触液化的甲烷，可致冻伤。

　　允许气体安全地扩散到大气中或当作燃料使用。

小鼠和兔吸入42%浓度×60分钟具有麻醉作用；

　　易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。

与五氧化溴、氯气、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其它强氧化剂接触反应剧烈。

　　燃烧（分解）产物：

碳（极不完全燃烧）、一氧化碳（不完全燃烧）、二氧化碳和水（完全燃烧）。

六、实验室监测方法：

　　气相色谱法《空气中有害物质的测定方法》（第二版），杭士平编

　　可燃溶剂所显色法；容量分析法《水和废水标准检验法》第20版

七、相关标准：

　　职业接触限值

　　中国MAC（mg/m3）：

250　

　　前苏联MAC（mg/m3）：

300

八、应急处理处置方法：

1、泄漏应急处理：

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。

切断火源。

建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。

尽可能切断泄漏源。

合理通风，加速扩散。

喷雾状水稀释、溶解。

构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。

如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。

也可以将漏气的容器移至空旷处，注意通风。

漏气容器要妥善处理，修复检验后再用。

2、防护措施：

　　呼吸系统防护：

一般不需要特殊防护，但建议特殊情况下，佩带自吸过滤式防毒面具（半面罩）。

　　眼睛防护：

一般不需要特别防护，高浓度接触时可戴安全防护眼镜。

　　身体防护：

穿防静电工作服。

　　手防护：

戴一般作业防护手套。

　　其它：

工作现场严禁吸烟。

避免长期反复接触。

进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业，须有人监护。

3、急救措施：

　　皮肤接触：

若有冻伤，就医治疗。

　　吸入：

迅速脱离现场至空气新鲜处。

保持呼吸道通畅。

如呼吸困难，给输氧。

如呼吸停止，立即进行人工呼吸、就医。

4、灭火方法：

切断气源。

若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。

喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。

灭火剂：

雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。

5、应急处理注意事项：

　　甲烷易燃，具窒息性。

　　空气中的甲烷含量在5%~15.4%的体积范围内时，遇火花将发生爆炸。

因此点燃甲烷时要检验纯度，与甲烷有关的空间要通风良好。

　　有害燃烧产物：

一氧化碳。

九、操作处置与储存运输：

1、操作注意事项：

　　密闭操作，全面通风。

操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。

远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。

使用防爆型的通风系统和设备。

防止气体泄漏到工作场所空气中。

避免与氧化剂接触。

在传送过程中，钢瓶和容器必须接地和跨接，防止产生静电。

搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。

配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。

2、储存注意事项：

　　储存于阴凉、通风的库房。

远离火种、热源。

库温不宜超过30℃。

应与氧化剂等分开存放，切忌混储。

采用防爆型照明、通风设施。

禁止使用易产生火花的机械设备和工具。

储区应备有泄漏应急处理设备。

　3、废弃甲烷处置的方法：

该物质对环境可能有危害，对鱼类和水体要给予特别注意。

还应特别注意对地表水、土壤、大气和饮用水的污染。

处置前应参阅国家和地方有关法规。

建议用焚烧法处置。

4、运输注意事项：

　采用刚瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。

钢瓶一般平放，并应将瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超过车辆的防护栏板，并用三角木垫卡牢，防止滚动。

运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。

装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置，禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。

严禁与氧化剂等混装混运。

夏季应早晚运输，防止日光曝晒。

中途停留时应远离火种、热源。

公路运输时要按规定路线行驶，勿在居民区和人口稠密区停留。

铁路运输时要禁止溜放。

。

5、与其有关的法规信息：

　　化学危险物品安全管理条例（1987年2月17日国务院发布），化学危险物品安全管理条例实施细则（化劳发[1992]677号），工作场所安全使用化学品规定（[1996]劳部发423号）等法规，针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定；常用危险化学品的分类及标志（GB13690-92）将该物质划为第2.1类易燃气体

十、甲烷——21世纪的主要能源和化工原料：

　　甲烷是一种可燃性气体，而且可以人工制造，所以，在石油用完之后，甲烷将会成为重要的能源。

　　甲烷完全燃烧化学方程式：

CH4+2O2==CO2+2H2O

　　甲烷人工制法：

　　1、甲烷菌分解法：

　　将有机质放入沼气池中，控制好温度和湿度，甲烷菌迅速繁殖，将有机质分解成甲烷、二氧化碳、氢、硫化氢、一氧化碳等，其中甲烷占60%-70%。

经过低温液化，将甲烷提出，可制得廉价的甲烷。

　　2、合成法：

　　将CO、CO2与氢在催化剂作用下，生成CH4和H2O。

　　　　将碳蒸汽直接与氢反应，同样可制得高纯的甲烷。

　　3、实验室制甲烷的方法：

　　无水醋酸钠（CH3COONa）和碱石灰　　反应方程式：

CH3COONa+NaOH===Na2CO3+CH4↑

　　收集：

排水法或向下排空气法

　　4、甲烷的受热分解：

　　在隔绝空气并加热至1000℃的条件下，甲烷分解生成炭黑和氢气

　　CH4=高温=C+2H2

　　氢气是合成氨及汽油等工业的原料；炭黑是橡胶工业的原料

　　5、关于甲烷的取代反应

　　CH4+Cl2=光照=CH3Cl+HCl

　　CH3Cl+Cl2=光照=CH2Cl2+HCl

　　CH2Cl2+Cl2=光照=CHCl3+HCl

　　CHCl3+Cl2=光照=CCl4+HCl

　　【注】甲烷的四种氯代产物都不溶于水，在常温下，CH3Cl　是气体，而CH2Cl2，CHCl3，CCl4则都是无色油状液体。

　　甲烷可与溴产生类似反应。

甲烷与氟的反应十分猛烈，如果先用稀有气体稀释两者才在特定的仪器内进行反应，也可得出类似反应。

甲烷与碘不会直接产生反应，可以用溴化碘等代替进行碘化。

十一、自然中的甲烷;

　　据德国核物理研究所的科学家经过试验发现，植物和落叶都产生甲烷，而生成量随着温度和日照的增强而增加。

另外，植物产生的甲烷是腐烂植物的10到100倍。

他们经过估算认为，植物每年产生的甲烷占到世界甲烷生成量的10%到30%。

行星中发现甲烷据国外媒体报道，美国天文学家在太阳系外一颗行星的大气中发现了甲烷，这是科学家首次在太阳系外行星探测到有机分子，从而增加了确认太阳系外存在生命的希望。

　　甲烷是创造适合生命存在的条件中，扮演重要角色的有机分子。

　　这种方法可以沿用到环绕所谓的“可居住区”（GoldilocksZone）中温度较低的恒星运转的其它行星，“可居住区”不冷也不热，正好适合孕育生命。

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