CH4 作业研究

甲烷的用途和危害类别：科技实践活动学科：化学学段：九年级姓名：王令娟老师：熊伟学校：新疆额敏县第九师168团中学探究计划安排根据初三对化学的初步学习，我们对化学知识有了进一步的了解。

为了丰富我们的科技实践活动，于是我们对甲烷做出了一系列的探究。

我们的科技实践活动制定方案制定如下：1、请求化学老师帮我们制取甲烷气体并用排水法收集甲烷气体作为实验材料，学生则在老师的帮助下查看资料。

2、在实验中帮助我们解决实践活动当中碰到的难题和困惑，严格组织，合理安排避免危险发生。

3、通过实验归纳总结出甲烷的性质。

4、以学习生活中和社会生活中相关的内容为主，结合现实，着重于培养观察力和对知识的探索能力、综合分析能力、突出活动的实践性。

5、然后根据甲烷性质寻找出甲烷在生活中的用途。

6、对活动情况做好记录，得出结论，小组中认真讨论、交流实验中的注意事项然后写出结论，研究一段时间后再写出总结报告。

7、 以探索性、研究性学习为主要方式，培养创新精神、实践能力，在此次实践活动中体现对所学知识的综合运用。

8、 总结实验探究得到的结论，写出自己的小论文作为汇报。

实验报告单【实验目的】：1、探究甲烷的性质2、甲烷在生活中的用途3、有机物燃烧后的产物 【实验猜想】：我们做饭用的天然气它的主要成分就是甲烷，所以我猜想甲烷具有可燃性。

【设计实验】：一、 实验用品试管、火柴、导气管、烧杯、澄清石灰水、酒精灯二、 实验原理 CH 4+2O 2====CO 2+2H 2O三 、操作步骤四、实验反思1、点燃甲烷气体前一定要验纯。

2、实验中要注意安全。

五、甲烷的用途1、在我国农村甲烷气体可作生活燃料。

它不仅改善农村环境，卫生状况还可以提高肥效以及发展农业生产。

六、甲烷知识拓展：1、甲烷在工业上的应用及与传统工艺高温甲烷在合成氨方面也有重要作用，采用甲烷化工艺，净化微量CO和CO2进行比较，此工艺具有能耗低，操作简单，无污染，具有良好济效果等优点。

《甲烷》学习任务单一、学习目标1、了解甲烷的分子结构和组成。

2、掌握甲烷的物理性质和化学性质。

3、理解甲烷的制备方法和用途。

二、学习重点1、甲烷的分子结构特点及其对化学性质的影响。

2、甲烷的取代反应原理和实验现象。

三、学习难点1、从化学键角度理解甲烷的化学性质。

2、取代反应的概念和反应机制。

四、知识讲解（一）甲烷的分子结构甲烷的化学式为 CH₄，其分子结构为正四面体。

碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点。

碳原子与氢原子之间通过共价键结合，键角为109°28′。

（二）甲烷的物理性质甲烷是一种无色、无味、极难溶于水的气体，密度比空气小。

在标准状况下，甲烷的沸点为－1615℃，熔点为－1825℃。

（三）甲烷的化学性质1、可燃性甲烷在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。

化学方程式为：CH₄＋ 2O₂点燃 CO₂＋ 2H₂O。

2、稳定性在通常情况下，甲烷的化学性质比较稳定，不易与强酸、强碱、强氧化剂等发生反应。

3、取代反应甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）和四氯化碳。

反应的化学方程式为：CH₄＋ Cl₂光照 CH₃Cl ＋ HClCH₃Cl ＋ Cl₂光照 CH₂Cl₂＋ HClCH₂Cl₂＋ Cl₂光照 CHCl₃＋ HClCHCl₃＋ Cl₂光照 CCl₄＋ HCl（四）甲烷的制备方法1、实验室制备实验室通常用无水醋酸钠和碱石灰共热制取甲烷。

反应的化学方程式为：CH₃COONa ＋ NaOH 加热 CaO CH₄↑ ＋ Na₂CO₃2、工业制备工业上主要通过天然气的开采和分离得到甲烷。

（五）甲烷的用途1、燃料甲烷是天然气的主要成分，广泛用作燃料，如居民生活用气、工业燃气等。

2、化工原料甲烷可以用于合成氨、甲醇等化工产品。

五、学习资源1、教材：《化学》相关章节。

2、网络资源：科普网站、化学学习网站等。

3、实验视频：甲烷性质实验的相关视频。

第1篇一、实验目的1. 学习实验室制取甲烷的原理和方法。

2. 掌握甲烷气体的收集和检验方法。

3. 培养学生的实验操作技能和科学思维能力。

二、实验原理甲烷（CH4）是一种无色、无味、易燃的气体，是天然气的主要成分。

实验室制取甲烷的方法通常采用加热氯甲烷（CH3Cl）和氢氧化钠（NaOH）的混合物，反应方程式如下：CH3Cl + NaOH → CH4↑ + NaCl + H2O实验中，氯甲烷和氢氧化钠的混合物在加热条件下发生反应，生成甲烷气体。

甲烷气体不易溶于水，可用排水法收集。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：圆底烧瓶、酒精灯、导管、集气瓶、铁架台、石棉网、玻璃片、滴管、试管、试管架、烧杯、量筒等。

2. 试剂：氯甲烷、氢氧化钠、蒸馏水、硫酸铜溶液、澄清石灰水。

四、实验步骤1. 准备实验仪器和试剂，检查装置的气密性。

2. 在圆底烧瓶中加入适量的氯甲烷和氢氧化钠，搅拌均匀。

3. 将圆底烧瓶置于石棉网上，用酒精灯加热。

4. 观察反应过程中氯甲烷和氢氧化钠的混合物是否发生反应，是否有气泡产生。

5. 待反应结束后，将产生的甲烷气体导入集气瓶中。

6. 将集气瓶中的甲烷气体用排水法收集。

7. 用点燃的木条检验收集到的甲烷气体，观察是否发生爆鸣声。

8. 实验结束后，清洗实验仪器，整理实验台。

五、实验结果与分析1. 实验现象：在加热过程中，氯甲烷和氢氧化钠的混合物发生反应，产生大量气泡，表明甲烷气体已生成。

2. 检验结果：将收集到的甲烷气体用点燃的木条检验，发生爆鸣声，说明甲烷气体已成功制取。

六、实验结论1. 实验室制取甲烷的方法可行，操作简单，效果良好。

2. 通过本实验，掌握了甲烷气体的收集和检验方法。

3. 培养了学生的实验操作技能和科学思维能力。

七、实验注意事项1. 实验过程中，要注意安全，防止发生意外事故。

2. 加热时，要均匀加热，避免局部过热。

3. 收集甲烷气体时，要确保集气瓶内充满气体，避免收集不完整。

4. 实验结束后，要及时清洗实验仪器，保持实验室的整洁。

技术创新利用水合物法将放空天然气进行捕获工艺设计孙毅李忠田（中国石油天然气管道工程有限公司新疆设计分公司新疆乌鲁木齐830000）摘要：为响应“碳达峰、碳中和”目标，基于现阶段长输管道动火作业后，未对管道气放空进行有效回收情况，本文提出一种利用水合物法将放空天然气进行捕获工艺设计。

利用GO和SDS复配水合物促进剂体系促进CH4水合物的生成，将CH4水合物在管道螺旋流下进行储运贮存，可有效解决放空作业天然气回收及回收成本问题，同时天然气水合物捕获方法对高压、低温放空天然气捕获效率最高。

关键词：放空作业天然气回收天然气水合物螺旋流中图分类号：TE34文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)02(c)-0007-031研制背景及意义随着国内天然气管道互联互通的高潮来临，势必会带来管道放空动火作业［1］。

同时，在站场及线路进行维检修期间，也会存在大量天然气排放到大气中。

据统计，近些年来，由于动火作业和维检修放空量每年最少为3×107Nm，为响应“碳达峰、碳中和”的目标［2-3］，为有效降低放空天然气造成的经济损失及环境破坏，对于放空天然气的捕获及收集极为重要。

当前，我国在进行放空天然气的回收利用时［4］，通常会采用压缩天然气、液化天然气、吸附天然气、天然气水合物等方面的手段来处理放空天然气体。

考虑到天然气进行放空作业过程中温度低、压力高，该状态下易形成天然气水合物［5-6］，因此，在天然气放空作业捕集时，推荐采用天然气水合物法。

2设计方案2.1CH4捕获系统工艺设计及工作原理放空天然气捕集是通过将放空时低温、高压的天然气与水在反应器中充分结合形成天然气水合物的过程，将放空天然气进行捕获。

与其他捕获CH4的技术相比，水合分离法工艺流程简单，可连续生产，并且设备投资小，可做成移动处理撬，用于沿线站场和阀室放空天然气的捕获，形成的天然气水合物通过槽车运送至站场进行处理后，回注到管道内，水合物捕集天然气的工艺流程如图1所示。

《甲烷》学习任务单一、学习目标1、了解甲烷的分子结构和特点。

2、掌握甲烷的物理性质和化学性质。

3、理解甲烷的制取方法和用途。

4、能够运用甲烷的相关知识解决实际问题。

二、学习重点1、甲烷的分子结构，包括键角、键长等。

2、甲烷的化学性质，如燃烧反应、取代反应等。

3、甲烷的制取实验原理和操作要点。

三、学习难点1、理解甲烷取代反应的机理和特点。

2、运用甲烷的性质分析相关实验现象和实际应用。

四、知识讲解（一）甲烷的分子结构甲烷的化学式为 CH₄，其分子结构为正四面体。

碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点。

C—H 键的键长相等，键角约为109°28′。

这种结构使得甲烷分子具有高度的对称性和稳定性。

（二）甲烷的物理性质甲烷是一种无色、无味、无臭的气体，密度比空气小，极难溶于水。

在标准状况下，甲烷的沸点为－1615℃，熔点为－1825℃。

（三）甲烷的化学性质1、燃烧反应甲烷在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。

化学方程式为：CH₄＋ 2O₂点燃 CO₂＋ 2H₂O2、取代反应甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）和四氯化碳等。

例如：CH₄＋ Cl₂光照 CH₃Cl ＋ HClCH₃Cl ＋ Cl₂光照 CH₂Cl₂＋ HClCH₂Cl₂＋ Cl₂光照 CHCl₃＋ HClCHCl₃＋ Cl₂光照 CCl₄＋ HCl（四）甲烷的制取1、实验室制取实验室通常用无水醋酸钠（CH₃COONa）和碱石灰（NaOH 和CaO 的混合物）共热制取甲烷。

反应方程式为：CH₃COONa ＋ NaOH 加热 CaO CH₄↑ ＋ Na₂CO₃实验装置包括发生装置、收集装置和尾气处理装置。

发生装置采用固固加热型，收集方法可用排水法或向下排空气法。

2、工业制取工业上主要通过分离天然气得到甲烷。

（五）甲烷的用途1、燃料甲烷是一种优质的气体燃料，广泛应用于居民生活、工业生产等领域。

第1篇实验名称：实验室制备甲烷实验目的：1. 了解实验室制备甲烷的原理和方法；2. 掌握实验室制备甲烷的操作步骤；3. 学习实验室制备甲烷的注意事项及安全操作；4. 探究实验室制备甲烷的实验条件对产率的影响。

实验原理：实验室制备甲烷通常采用氯甲烷与金属钠反应制备。

反应方程式如下：CH3Cl + 2Na → CH4 + 2NaCl实验仪器与试剂：1. 仪器：锥形瓶、酒精灯、烧杯、试管、玻璃棒、滴定管、量筒、滤纸等；2. 试剂：氯甲烷、金属钠、无水乙醇、NaOH溶液、酚酞指示剂等。

实验步骤：1. 准备实验仪器和试剂，检查仪器是否完好，试剂是否充足；2. 在锥形瓶中加入适量的无水乙醇，用酒精灯加热至沸；3. 将金属钠放入烧杯中，用玻璃棒轻轻敲打金属钠，使其碎成小块；4. 将碎金属钠加入锥形瓶中，迅速搅拌，使金属钠与无水乙醇充分接触；5. 当金属钠与无水乙醇反应剧烈时，停止加热，观察反应情况；6. 待反应稳定后，将锥形瓶置于烧杯中，用酒精灯加热，观察反应产生的气泡；7. 当气泡稳定产生时，用滴定管向锥形瓶中加入酚酞指示剂；8. 观察溶液颜色变化，当溶液由无色变为粉红色时，表示反应结束；9. 将锥形瓶取出，用滤纸过滤，收集滤液；10. 将滤液置于烧杯中，用NaOH溶液中和氯甲烷，观察溶液颜色变化；11. 待溶液颜色变为无色时，表示氯甲烷被完全中和；12. 将中和后的溶液置于烧杯中，用酒精灯加热，观察溶液中是否有甲烷气体产生；13. 收集产生的甲烷气体，测定其产率。

实验结果：1. 实验过程中，金属钠与无水乙醇反应剧烈，产生大量气泡；2. 滤液呈粉红色，表示反应结束；3. 中和后的溶液颜色变为无色，表示氯甲烷被完全中和；4. 收集到的甲烷气体量占总体积的20%。

实验分析：1. 实验过程中，金属钠与无水乙醇反应剧烈，产生大量气泡，说明反应速率较快；2. 滤液呈粉红色，表示反应结束，说明氯甲烷与金属钠反应完全；3. 中和后的溶液颜色变为无色，表示氯甲烷被完全中和，说明实验条件适宜；4. 收集到的甲烷气体量占总体积的20%，说明甲烷产率较高。

第1篇一、实验目的1. 掌握甲烷的实验室制法。

2. 了解甲烷的物理性质和化学性质。

3. 通过实验验证甲烷的燃烧特性及燃烧产物。

二、实验原理甲烷（CH4）是一种无色、无味的可燃气体，是天然气的主要成分。

甲烷的制备通常采用无水乙酸钠与氢氧化钠、氧化钙等反应生成。

甲烷具有以下性质：1. 物理性质：无色、无味、密度比空气小，难溶于水。

2. 化学性质：可燃，燃烧时产生蓝色火焰，生成二氧化碳和水。

三、实验材料与仪器1. 材料：无水乙酸钠、氢氧化钠、氧化钙、澄清石灰水、蒸馏水、酒精灯、集气瓶、导管、烧杯、玻璃棒、镊子、火柴等。

2. 仪器：铁架台、酒精灯、托盘天平、试管、研钵、水槽、坩埚钳、蒸发皿、石棉网、玻璃片等。

四、实验步骤1. 甲烷的制备：- 称取1.5g无水乙酸钠、0.4g氢氧化钠、0.4g氧化钙，混合均匀。

- 将混合物装入干燥的试管中。

- 用酒精灯加热试管，观察产生的气体。

- 将产生的气体通过导管导入集气瓶中。

2. 甲烷的物理性质：- 观察甲烷的颜色、气味、密度等。

- 将甲烷气体通入水中，观察溶解度。

3. 甲烷的化学性质：- 点燃甲烷，观察火焰颜色。

- 将蘸有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上方，观察石灰水的变化。

五、实验现象1. 甲烷的制备：加热后，试管中产生大量气体，气体通过导管导入集气瓶中，集气瓶内充满气体。

2. 甲烷的物理性质：甲烷为无色、无味气体，难溶于水。

3. 甲烷的化学性质：- 点燃甲烷，产生蓝色火焰。

- 将蘸有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上方，石灰水变浑浊。

六、实验结论1. 甲烷是一种无色、无味、难溶于水的气体，密度比空气小。

2. 甲烷可燃，燃烧时产生蓝色火焰，生成二氧化碳和水。

3. 澄清石灰水变浑浊，证明甲烷燃烧生成了二氧化碳。

七、实验讨论1. 甲烷的制备过程中，为什么要使用无水乙酸钠、氢氧化钠、氧化钙等试剂？2. 实验中，如何防止甲烷泄漏？3. 实验过程中，如何确保实验安全？八、实验拓展1. 研究甲烷在不同温度、压力下的物理性质和化学性质。

甲烷的实验改进（共5则范文）第一篇：甲烷的实验改进（共）一、甲烷的实验室制法二、甲烷实验的改进1、洗气瓶中加入浓H2SO4让甲烷，体通过其中, 以除去副反应而产生的少量杂质(丙酮、不饱和烃), 防止气体中含有杂质而使KMnO4 溶液褪色。

2、在具支试管(Ⅰ)中加入酸性的 KM nO4 溶液用于检验CH4 的稳定性。

具支试管(Ⅱ)作为甲烷气体的储气瓶主要功能是起缓冲作用,以得到平稳的甲烷气流。

3、按图连接好实验装置,关闭(a)止水夹,打开(b)止水夹,先对试管底部有药品部位进行来回加热,使受热均匀后, 进行局部加热, 待装置中的空气全部赶尽(约半分钟)。

即可做以下几个实验:收集气体可燃性稳定性取代反应实验优点1.加热只需用酒精灯且速度快, 产气量足, 大大缩短了实验时间。

2.使用组合装置通过浓H2SO4 除去甲烷气体中的少量杂质,确保KMnO4 不褪色。

3.利用 II 具支试管起缓冲作用, 获得平稳的甲烷气流, 做可燃性气体实验时, 点燃后火焰平稳, 而且火焰大,所有甲烷制取和性质在同一装置中全部完成。

三、甲烷的制取与燃烧反应的改进A.无水醋酸钠晶体和固体氢氧化钠的混合物(质量比为1：4);B.还原铁粉;C.碘化钠溶液;D.浸有碘化钠溶液的脱脂棉团;E.脱脂棉(起缓冲作用, 得到平稳的甲烷气流);F.铝制圆珠笔杆;G.澄清石灰水;H.两用打气筒.几点说明：1.还原铁粉的作用是导热,防止反应物和玻璃容器内壁相接触, 引起反应器炸裂, 因此, 要让还原铁粉的垫层稍厚一些(以烧瓶横放不外溢为宜).2.无水醋酸钠晶体和固体氢氧化钠的混合物要堆放在铁粉表面的中间位置,防止和玻璃容器内壁相接触引起炸裂.3.碘化钠溶液是用来吸收副产物丙酮的.4.用两用打气筒抽气时,不要太快,防止将石灰水吸入打气筒内.5.产气结束后, 圆底烧瓶内的还原铁粉表面无明显的碳酸钠晶体生成,这是因为加热时,无水醋酸钠和氢氧化钠分别熔化,进入还原铁粉的表层内再产生甲烷气体, 故生成的碳酸钠也在还原铁粉的表层里.待烧瓶冷却后加入15~ 20 毫升蒸馏水, 并将烧瓶内的还原铁粉过滤除去,取滤液加入浓盐酸时,可产生明显的气泡(二氧化碳气体),说明反应有碳酸钠生成.实验优点1.无需任何催化剂, 反应速率快, 产气量大,得到的气体纯度高.2.火焰为淡蓝色, 可证明甲烷燃烧后有水和二氧化碳生成.第二篇：实验改进一、分子运动──氨分子的扩散在此实验中，用大烧杯罩住两只分别装有酚酞试液和浓氨水的小烧杯。

实验一：甲烷的取代反应知识储备：1、甲烷的分子结构：经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，如右图所示：碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上（键角109°28′）。

2、甲烷的取代反应：甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应，CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl、CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl、CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl、CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。

3、氯气的制取反应：实验室可以利用强氧化剂氧化浓盐酸制取氯气，例如高锰酸钾和浓盐酸的反应：2KMnO4＋16HCl(浓)＝2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。

注意事项：1、高锰酸钾和浓盐酸加入量不能大，操作要快，瓶塞不能盖得太紧。

可以利用点燃镁条发出的光催化反应发生（距离在15 cm左右，2～3分钟内完成）。

2、由于没有尾气处理装置，可能会有少量氯气逸出，实验开始前准备稀NaOH溶液或过程展现：标题：甲烷的取代反应实验日期：指导教师：同组人：实验评价：实验目的：掌握氯气的取代反应的发生条件以及产物特点。

实验用品：1、实验药品：高锰酸钾、浓盐酸、甲烷、蓝色石蕊试纸。

2、实验仪器：试管、胶塞、试管架、黑纸、日光灯或高压汞灯等。

实验步骤与方法：1．实验步骤实验1：在收集好甲烷的试管中，迅速加入0.5 g KMnO4和1mL盐酸，用黑纸包好。

实验2：在收集好甲烷的试管中，迅速加入0.5 g KMnO4和1mL盐酸。

距离15 cm用燃着的镁条（日光、高压汞灯等其他光源）照射。

说明：实验1和实验2中可以用润湿的蓝色石蕊试纸在瓶口检验反应产物。

2、实验记录信息反应条件反应物状态生成物状态反应中的现象试纸的变化内容实验1实验23、实验结论将实验过程中的相关实验现象填入实验报告中的空白栏中，并与其他同学进行交流，总结甲烷与氯气的取代反应的相关信息：甲烷与氯气在光照条件下可以发生取代反应：其中（1）是反应发生的主要原因；（2），说明产生了不溶于水的物质；（3），推断有氯化氢生成。

点燃甲烷的制备与性质一、实验教学目标1.掌握实验室制备CH 4及其性质的操作。

2.初步学会CH 4实验的演示教学方法。

二、实验原理CH 3COOH+NaOH=Na 2CO 3+CH 4CH 4+2O 2=2H 2O+CO 2CH 4的物理性质：无色无味的气体，极难溶于水，密度比空气小。

CH 4的化学性质：通常情况下，CH 4的性质稳定，不易与强酸、强碱、卤素单质的水溶液和强氧化剂反应，空气中燃烧产生浅蓝色火焰，CH 4中混入氧气或空气遇明火会发生爆炸（CH 4的爆炸极限体积比例为5% -15%） 三、仪器、材料与试剂仪器：铁架台、酒精灯、托盘天平、研钵、水槽、药匙、玻璃棒、火柴、集气瓶、毛玻璃片、大试管、小试管、导气管。

试剂：无水CH 3COONa 、NaOH 、CaO 、KMnO 4、溴水、澄清石灰水、30%H 2O 2 、 MnO 2。

四、实验内容1.CH 4的制取与收集 实验装置如图1所示：图1 CH 4制取装置（1）称取无水CH 3COONa 约7.5 g ，CaO 约2 g ，NaOH 约2 g 。

在研钵中分别研细，用玻璃棒混合均匀，装进试管中。

（2）查装置气密性：将硬质大试管、120o 玻璃弯管、橡皮软管、30o 玻璃弯管依次连结起来，将30o 玻璃弯管伸入装有适量水的水槽中。

用手捂着试管底部片刻，发现有气泡冒出，松开手，有水进入弯管并形成一段水柱，表明装置的气密性良好。

点燃（3）将之前混匀的药品送进试管中，注意平铺在试管底部。

（4）将装置按图1搭好。

先均匀预热，再集中火力由管前向管尾加热。

（5）待气泡均匀连续冒出后，用排水法收集一试管的CH 4气体，大拇指按住管口。

放在酒精灯的火焰上，松开手指，发出“嘭”的低沉的声音，表明气体很纯。

（若是发出刺耳的爆鸣声，则证明气体不纯，需重新收集）2.CH 4的性质（1）CH 4与高锰酸钾溶液反应。

操作方法：将30o 玻璃弯管换成直的尖嘴导管。