Câu hỏi: Công thức phân tử của metan là gì?
Trả lời:
Công thức phân tử metan là:
Khí metan có công thức hóa học là CH4 là một thành phần chính của khí gas mà chúng ta thường dùng. Vậy tính chất hóa học của metan như thế nào, khí metan tác dụng với oxi không? Người ta sản xuất khí metan bằng cách nào, điều chế CH4 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp khác gì nhau,….
Cùng Top lời giải tìm hiểu về Metan qua bài viết dưới đây nhé.
I. Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên của Metan [CH4]
Metan có công thức phân tử là CH4và phân tử khối bằng 16 đvC.
Trong tự nhiên,metancó nhiều trong:
+ Trong các mỏ khí [khí thiên nhiên]
+Trong mỏ dầu [khí mỏ hay khí đồng hành]
+Trong các mỏ than [khí mỏ than]
+Trong bùn ao [khí bùn ao]
+Trong khí biogaz…
Metan là chất khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ hơn không khí. Tỉ khối của metan với không khí là dCH4/kk= 16/29. Metan rất ít tan trong nước. Nó hóa lỏng ở −162 °C, hóa rắn ở −183 °C, và rất dễ bắt cháy.
II. Công thức cấu tạo củaMetan CH4
- Công thức cấu tạo của Metan CH4:
- Trong công thức câu tạo của metan chỉ có liên kết đơn.
- Những hiđrocacbon mạch hờ, phân tử chỉ có liên kết đơn giống như metan gọi là ankan, có công thức chung CnH2n+2, với n≥ 1
III. Tính chất hóa học
1. Tác dụng với oxi:
- Khi đốt trong oxi, metan cháy tạo thành khí CO2và H2O, tỏa nhiều nhiệt.
2. Tác dụng với clo khi có ánh sáng:
- Ở phản ứng này, nguyên tử H của metan được thay thế bởi nguyên tử Cl, vì vậy được gọi làphản ứng thế.
IV. Điều chế
1. 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.
2. 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 + 3CH4
Phản ứng muối natri axetat với xút tạo khí metan [nhiệt phân muối natri của axit carboxylic]:
- CH3–COONa + NaOH→[CaO, to] Na2CO3 + CH4
Cách điều chế metanol bằng phản ứng cộng hidro vào cacbon:
- C + 2H2→[to, Ni] CH4
Cách điều chế CH4 từ khí CO:
- CO + 3H2→to H2O+CH4
Hoặc điều chế CH4 bằng cách khử các dẫn xuất methyl của các halogen, ancol hay carbonyl.
V. Ứng dụng của metan
Sau khi đã tìm hiểu khí metan là gì, cũng như những phản ứng hóa học đặc trưng của nó, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về ứng dụng của loại khí này nhé.
+ Như đã nhắc ở trên thì khí metan cháy tỏa nhiều nhiệt, vì vậy CH4 được dùng làm nhiên liệu phổ biến trong đời sống và sản xuất.
+ Metan là nguyên liệu để điều chế khí hiđro hay điều chế axetilen C2H2 từ CH4,…
+ Ngoài ra khí metan còn được sử dụng để điều chế bột than và nhiều chất hóa học khác.
Dù được dùng nhiều nhưng khí metan gây hiệu ứng nhà kính tạo ảnh hưởng đến con người, sinh vật cả động vật và thực vật cũng như môi trường.
Metan là một chất khí quen thuộc và là nguồn nguyên liệu quan trọng trong đời sống và trong công nghiệp. Nó có ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày cũng như trong ngành công nghiệp hóa chất. Vậy metan có cấu tạo phân tử như thế nào? Tính chất vật lý và hóa học của metan là gì? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về metan trong bài viết hôm nay nhé!
Metan có công thức phân tử là CH4 và phân tử khối bằng 16 đvC.
Đang xem: Công thức metan
Trong tự nhiên, metan có nhiều trong:
Trong các mỏ khí [khí thiên nhiên]Trong mỏ dầu [khí mỏ hay khí đồng hành]Trong các mỏ than [khí mỏ than]Trong bùn ao [khí bùn ao]Trong khí biogaz…
Metan là chất khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ hơn không khí. Tỉ khối của metan với không khí là dCH4/kk = 16/29. Metan rất ít tan trong nước. Nó hóa lỏng ở −162 °C, hóa rắn ở −183 °C, và rất dễ bắt cháy.
Metan là một hidrocacbon đơn giản nhất có công thức phân tử là CH4. Nó là một hidrocacbon nằm trong dãy đồng đẳng ankan. Trong phân tử CH4 có 4 liên kết đơn:
Tính chất vật lý và hóa học của metan
metan
Metan tác dụng với O2 tạo thành khí cacbonic và hơi nước.
CH4 + 2O2 [t°] → CO2 + 2H2O
Metan tác dụng với các halogen như Cl2, Br2… Phản ứng giữa metan và halogen được gọi là phản ứng thế và diễn ra theo nhiều giai đoạn.
CH4 + Cl2 [ánh sáng] → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 [ánh sáng] → CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 [ánh sáng] → CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl2 [ánh sáng] → CCl4 + HCl
Ở nhiệt độ trên 1000 °C, CH4 bị phân hủy tạo thành C và H2.
CH4 [1000 °C] → C + 2H2
– 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…
tinh-chat-vat-ly-va-hoa-hoc-cua-metan
Metan có thể được sản xuất từ Al4C3, đường glucozo, CH3-COONa, khí thiên nhiên, CO, C và H…
Al4C3 + 12H2O → 4Al[OH]3 + 3CH4
Al4C3 + 12HCl → 4AlCl3 + 3CH4
C6H12O6 → 3CO2 + 3CH4
CH3-COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4
CH3-CH2-CH3 [cracking] → CH4 + CH2=CH2
CO + 3H2 → H2O + CH4
C + 2H2 → CH4
Câu 1.
Xem thêm: Tranh Tô Màu Hoa Sen Đẹp Đơn Giản Cho Bé, Tải Miễn Phí 101+ Tranh Tô Màu Hoa Sen Cho Bé
Trong các khí sau: CH4, H2, Cl2, O2.
a] Những chất nào tác dụng với nhau từ đôi một?
b] Hai khí nào trộn với nhau tạo ra hỗn hợp nổ?
Bài làm:
a] Những cặp chất khí tác dụng với nhau từng đôi một là:
– CH4 và Cl2: CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
– CH4 và O2: CH4 + 2O2 [t°] → CO2 + 2H2O
– H2 và Cl2: H2 + Cl2 → 2HCl ↑
– H2 và O2: 2H2 + O2 [t°] → 2H2O
b] Hai khí nào trộn với nhau tạo ra hỗn hợp nổ là CH4 và O2 hoặc H2 và O2.
Câu 2. Trong các phương trình hóa học sau, phương trình hóa học nào viết đúng? PTHH nào viết sai?
a] CH4 + Cl2 [ánh sáng] → CH2Cl2 + H2
b] CH4 + Cl2 [ánh sáng] → CH2 + 2HCl
c] 2CH4 + Cl2 [ánh sáng] → 2CH3Cl + H2
d] CH4 + Cl2 [ánh sáng] → CH3Cl + HCl
Bài làm:
PTHH viết đúng là d. Phương trình hóa học viết sai là a, b và c.
Câu 3. Đốt cháy hoàn toàn 11,2 lít khí metan. Hãy tính thể tích khí O2 cần dùng và thể tích khí CO2 tạo thành. Biết các thể tích khí đo ở đktc.
Bài làm:
Ta có:
Số mol của CH4: nCH4 = 11,2 / 22,4 = 0,5 mol
PTHH:
CH4 + 2O2 [t°] → CO2 + 2H2O
Theo PTHH, ta có:
nO2 = 2nCH4 = 2 x 0,5 = 1 molnCO2 = nCH4 = 0,5 mol
Thể tích của O2 cần dùng và thể tích CO2 tạo thành là:
VO2 = 1 x 22,4 = 22,4 lítVCO2 = 0,5 x 22,4 = 11,2 lít
Câu 4. Có một hỗn hợp khí gồm CO2 và CH4. Hãy trình bày phương pháp hoá học để :
a] Thu được khí CH4.
b] Thu được khí CO2.
Xem thêm: ☕☕ Stt Về Cafe Thả Thính, Cap Thả Thính Về Cafe Sữa Ngắn, Stt Cafe Thả Thính, Những Câu Nói Hay & Chất Nhất
Bài làm:
a] Thu khí CH4
Dẫn hỗn hợp hai khí trên qua dung dịch nước vôi trong dư, khí CO2 bị giữ lại, ta thu được khí CH4.
Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Công thức
Bước sang học kỳ 2 của chương trình Hóa học lớp 9, các bạn học sinh sẽ bắt đầu làm quen với một phần mới bên cạnh hóa vô cơ. Đó chính là phần hóa học hữu cơ. Với chương trình lớp 9, các bạn sẽ được trang bị nền tảng cơ bản nhất về các chất hóa học hữu cơ đơn giản. Mở đầu cho chuỗi các chất đó chính là khí metan, Và kiến thức học sinh cần nắm vững trong bài về metan hóa 9 này sẽ là công thức hóa học, cấu tạo và tính chất hóa học của metan.
Trạng thái tồn tại trong tự nhiên và tính chất vật lý của Metan
Trạng thái tự nhiên của metan là trạng thái khí. Khí này có trong các mỏ khí thiên nhiên, mỏ dầu và mỏ than. Trên thực tế thì metan là một cái tên rất quen thuộc với đa số chúng ta trong đời sống hàng ngày. Tuy nhiên, ngoài việc biết metan tồn tại ở dạng khí ra thì mọi người hầu như cũng không biết đến các tính chất vật lý cơ bản của chất này.
Về mặt vật lý, khí metan không có màu cũng không có mùi vị gì, có trọng lượng nhẹ hơn không khí [16> Đăng ký học thử miễn phí môn Hóa học từ lớp 8 đến lớp 12
Công thức phân tử và công thức cấu tạo của metan là gì?
Công thức phân tử của metan là CH4. Dựa vào đó suy ra công thức cấu tạo của metan gồm 1 nguyên tử C liên kết với 4 nguyên tử H bằng 4 các liên kết đơn. Như vậy, có thể thấy rằng trong cấu tạo của CH4 chỉ có duy nhất một loại liên kết là liên kết đơn và cũng không có sự kết nối giữa các nguyên tử H với nhau.
Với những chất hữu cơ không có sự liên kết giữa các nguyên tử H thì sẽ không thể tan trong các loại dung môi phân cực được mà chỉ có thể tan trong dung môi không phân cực thôi. Mà nước lại là một trong những dung môi phân cực điển hình. Vậy nên đó là lý do giải thích vì sao CH4 tan vô cùng ít trong nước.
Cấu tạo phân tử metan [CH4]
Tính chất hóa học của metan
Trên thực tế, khí metan không phải chỉ có 1, 2 tính chất hóa học mà là nhiều hơn thế. Tuy nhiên, với kiến thức metan hóa 9 thì chỉ yêu cầu các bạn học sinh nắm được 2 tính chất cơ bản và điển hình nhất của metan. Đó là khả năng tác dụng với Oxi và với Clo theo từng điều kiện phản ứng khác nhau.
Tác dụng với Oxi
Metan đốt cháy trong oxi trên nền nhiệt độ sẽ tạo ra 2 chất vô cơ là H2O [nước] và khí CO2 [khí cacbondioxit]. Phương trình phản ứng như sau:
CH4 + 2O2 [nhiệt độ] → CO2 + 2H2O
>> Tham khảo: Ứng dụng học trực tuyến hàng đầu Việt Nam – Toppy
Tác dụng với Clo trong điều kiện có ánh sáng
Bên cạnh phản ứng cháy cùng oxi thì khí metan còn có thể tác dụng được với khí Clo trong điều kiện có ánh sáng chiếu vào. Sự kết hợp này sẽ tạo ra 2 chất mới là HCl và CH3Cl [metyl clorua]. Phương trình phản ứng như sau:
Trong phản ứng này, các bạn có thể thấy một nguyên tử H của metan được thay thế bởi một nguyên tử Cl. Từ đó tạo ra metyl clorua.
Phản ứng của CH4 với Cl2 ở điều kiện có ánh sáng trong tính chất hóa học của metan
Vì vậy, phản ứng tác dụng với Clo này của CH4 được gọi là phản ứng thế. Và phản ứng thế này cũng chính là một trong những phản ứng hóa học đại diện cho liên kết đơn. Do đó, phản ứng đặc trưng của metan là phản ứng thế.
Ứng dụng về tính chất hóa học của metan trong đời sống
Metan là một chất khí được ứng dụng rất phổ biến trong đời sống hàng ngày của chúng ta. Điển hình nhất là trong các ngành công nghiệp, điều chế và nhiên liệu.
Ứng dụng metan làm nhiên liệu
Như đã đề cập ở phần trên, khí metan không chỉ dễ bắt cháy mà khi cháy còn tỏa ra rất nhiều nhiệt. Vậy nên đây chính là một nguồn nhiên liệu quan trọng trong cuộc sống. Ví dụ dễ hiểu nhất về ứng dụng nhiên liệu của metan là khí gas. Chính là bếp gas mà hiện nay chúng ta vẫn đang sử dụng mỗi ngày đó.
>> Bật mí bí quyết đánh tan nỗi sợ môn Hóa
Ứng dụng trong các ngành công nghiệp
CH4 “góp mặt” khá nhiều trong các phản ứng hóa học của chất hữu cơ ở cả 3 trạng thái rắn, lỏng, khí. Vì vậy, trong các ngành công nghiệp hóa học, metan được ứng dụng phổ biến để tạo ra các chất như hidro, axit axetic [CH3COOH], methanol [CH3OH],…
Ứng dụng metan để điều chế hidro trong công nghiệp
Trên đây là nội dung về tính chất hóa học của metan và phản ứng đặc trưng của chất này gói gọn trong chương trình metan hóa 9. Đây là một chất quan trọng, thường xuyên xuất hiện trong các dạng bài tập hóa khác nhau nên bạn cần phải nắm rõ. Ngoài ra, các bạn học sinh có thể mở rộng thêm kiến thức về chất này và 1 số chất khác trong các bài viết của Toppy.
Xem thêm:
Giải pháp toàn diện giúp con đạt điểm 9-10 dễ dàng cùng Toppy
Với mục tiêu lấy học sinh làm trung tâm, Toppy chú trọng việc xây dựng cho học sinh một lộ trình học tập cá nhân, giúp học sinh nắm vững căn bản và tiếp cận kiến thức nâng cao nhờ hệ thống nhắc học, thư viện bài tập và đề thi chuẩn khung năng lực từ 9 lên 10.
Kho học liệu khổng lồ
Kho video bài giảng, nội dung minh hoạ sinh động, dễ hiểu, gắn kết học sinh vào hoạt động tự học. Thư viên bài tập, đề thi phong phú, bài tập tự luyện phân cấp nhiều trình độ.Tự luyện – tự chữa bài giúp tăng hiệu quả và rút ngắn thời gian học. Kết hợp phòng thi ảo [Mock Test] có giám thị thật để chuẩn bị sẵn sàng và tháo gỡ nỗi lo về bài thi IELTS.
Học online cùng Toppy
Nền tảng học tập thông minh, không giới hạn, cam kết hiệu quả
Chỉ cần điện thoại hoặc máy tính/laptop là bạn có thể học bất cứ lúc nào, bất cứ nơi đâu. 100% học viên trải nghiệm tự học cùng TOPPY đều đạt kết quả như mong muốn. Các kỹ năng cần tập trung đều được cải thiện đạt hiệu quả cao. Học lại miễn phí tới khi đạt!
Tự động thiết lập lộ trình học tập tối ưu nhất
Lộ trình học tập cá nhân hóa cho mỗi học viên dựa trên bài kiểm tra đầu vào, hành vi học tập, kết quả luyện tập [tốc độ, điểm số] trên từng đơn vị kiến thức; từ đó tập trung vào các kỹ năng còn yếu và những phần kiến thức học viên chưa nắm vững.
Trợ lý ảo và Cố vấn học tập Online đồng hành hỗ trợ xuyên suốt quá trình học tập
Kết hợp với ứng dụng AI nhắc học, đánh giá học tập thông minh, chi tiết và đội ngũ hỗ trợ thắc mắc 24/7, giúp kèm cặp và động viên học sinh trong suốt quá trình học, tạo sự yên tâm giao phó cho phụ huynh.