我优求知网初中化学知识点甲烷
在学习中，大家对知识点应该都不陌生吧？知识点也可以通俗的理解为重要的内容。为了帮助大家更高效的学习，以下是为大家整理的初中化学知识点甲烷，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。
1.甲烷的定义
甲烷，化学式CH4，是最简单的烃，由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成，因此甲烷分子的结构为正四面体结构，四个键的键长相同键角相等。在标准状态下甲烷是一无色无味气体。一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷。它是最简单的有机物，是天然气，沼气，坑气等的主要成分，俗称瓦斯。从理论上说，甲烷的键线式可以表示为一个点“·”，但实际并没有看到过有这种用法，可能原因是“·”号同时可以表示电子。所以在中学阶段把甲烷视为没有键线式。甲烷主要是作为燃料，如天然气和煤气，广泛应用于民用和工业中。作为化工原料，可以用来生产乙炔、氢气、合成氨、碳黑、硝氯基甲烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氢氰酸等。
2.甲烷性质
物理性质：
无色、无味、可燃的气体。沸点-161.5℃，熔点-182.5℃。对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。
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。
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
化学性质：
通常情况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。但是在特定条件下，甲烷也会发生某些反应。
1、取代反应
甲烷的卤化中，主要有氯化、溴化。甲烷与氟反应是大量放热的，一旦发生反应，大量的热难以移走，破坏生成的氟甲烷，只得到碳和氟化氢。因此直接的氟化反应难以实现，需用稀有气体稀释。碘与甲烷反应需要较高的活化能，反应难以进行。因此，碘不能直接与甲烷发生取代反应生成碘甲烷。但它的逆反应却很容易进行。以氯化为例：可以看到试管内氯气的黄绿色气体逐渐变淡，有白雾生成，试管内壁上有油状液滴生成，这是甲烷和氯气反应的所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿（或三氯甲烷）、四氯化碳（或四氯甲烷）、氯化氢和少量的乙烷（杂质）的混合物。
CH4+Cl2→（光照）CH3Cl（气体）+HCl
CH3Cl+Cl2→（光照）CH2Cl2（油状物）+HCl
CH2Cl2+Cl2→（光照）CHCl3（油状物）+HCl
CHCl3+Cl2→（光照）CCl4（油状物）+HCl
试管中液面上升，食盐水中白色晶体析出，这是反应中生成的氯化氢溶于水的缘故。因为氯化氢极易溶于水，溶于水后增加了水中氯离子的浓度，使氯化钠晶体析出。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。如果控制氯的用量，用大量甲烷，主要得到氯甲烷；如用大量氯气，主要得到四氯化碳。工业上通过精馏，使混合物一一分开。以上几个氯化产物，均是重要的溶剂与试剂。
2、氧化反应
甲烷最基本的氧化反应就是燃烧：
CH4+2O2→CO2+2H2O
甲烷的含氢量在所有烃中是最高的，达到了25%，因此相同质量的气态烃完全燃烧，甲烷的耗氧量最高。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璃筒内，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。用大试管以排水法先从氧气贮气瓶里输入氧气2/3体积，然后再通入1/3体积的甲烷。用橡皮塞塞好，取出水面。将试管颠倒数次，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。
3、加热分解
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=（1000℃）=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
4、形成水合物
甲烷可以形成笼状的水合物，甲烷被包裹在“笼”里。也就是我们常说的可燃冰。它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等）下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物（碳的电负性较大，在高压下能吸引与之相近的氢原子形成氢键，构成笼状结构）。它可用mCH4·nH2O来表示，m代表水合物中的气体分子，n为水合指数（即水分子数）。
可燃冰主要储存于海底或寒冷地区的永久冻土带，比较难以寻找和勘探。新研制的灵敏度极高的仪器，可以实地即时测出海底土壤、岩石中各种超微量甲烷、乙烷、丙烷及氢气的精确含量，由此判断出可燃冰资源存在与否和资源量等各种指标。
甲烷含量超过99%的天然气水合物又称为甲烷水合物。
3.甲烷的化学式
CH4
甲烷的知识点
1、让我们一起来认识这种神奇的气体
甲烷是一种无色无味，密度比空气小，难溶于水的气体，广泛存在于自然界中。甲烷是有机化合物中结构组成最简单的物质，分子中C-H原子采用SP3杂化的方式形成共价键。甲烷分子中的四个C-H共价键的能量、键之间的夹角、键的长度都相同，所以甲烷分子是一个正四面体的空间结构。
2、甲烷气体会大量存在自然界的哪里地方呢？
甲烷是一种可燃性的气体，大量存在于自然界，是一种重要的燃料和化工原料，广泛应用于生活和生产领域，主要存在以下三种地方。
（1）深层煤和石油矿床的上方，以及天然气的矿床里都有大量的甲烷气体。
地球诞生至今，经历了几次大规模的地壳运动，每次运动都会将地球上的动植物埋葬在地底下。这些被深埋在泥土中的动植物遗体，经历漫长、复杂的化学变化，最后变成了煤或石油等矿物质。在这些化石矿物层的上方有大量的可燃性气体，其主要成分就是甲烷。
如果一些动植物的遗体被埋在深层密闭的泥土里，经过一系列复杂的化学反应，也会直接变成天然气。例如在我国的西北地区的地底下就有大量的天然气，国家为了缓和东南地区能源的短缺，将西北的天然气通过地下管道输送到东南沿海，这就是中国著名的“西气东输”工程。
我国科学家还在祖国的南海海底发现了，这里埋藏着大量可燃烧的“冰” — “可燃冰”。“可燃冰” 就是甲烷的水合物，是一种形似冰雪的白色透明晶体，能直接点燃。
（2）池塘底部的淤泥里或草地的沼泽里，都有大量的沼气（甲烷又名沼气）。
池塘底部有大量的藻类和微生物，这些生物死后就会粘附在池塘底部的淤泥表面。经过其它外力的作用就会埋入淤泥中，随着时间的推移就会慢慢腐烂，最后这会变成其它物质，甲烷是其中的一种。还有草地的杂草在秋天枯萎后，就会附着在淤泥表面，经过风吹雨打水埋入淤泥中，同样也会慢慢腐烂释放出甲烷气体。
（3）菜窖和下水道里也有大量的沼气。菜窖里有腐烂的菜叶，下水道里有生活剩饭剩菜以及杂草。这些经过腐烂也会产生大量的沼气，遇明火也会发生爆炸。所以一些年久未清理的下水道和有腐烂菜叶的菜窖附近严禁明火，以防沼气发生爆炸。
3、甲烷作为新型清洁能源，具有其它传统能源无法比拟的优点
(1)产生的热量多：因为甲烷为气态，在燃烧的过程中能够与空气充分接触，反应更加彻底，产生的热量多。其它的液体或固体原料，因与空气接触受到一定的限制，导致燃烧反应不彻底，产生的热量就受到抑制。
(2)产物为水和二氧化碳无污染：甲烷作为新型清洁能源的一个重要原因就是燃烧后的产物为水和二氧化碳，没有污染。甲烷是由碳氢两种元素组成的最简单的有机化合物，根据化学反应质量守恒定律可知，其燃烧的产物为水和二氧化碳气体，或还有一氧化碳气体。但是甲烷为气体物质，能够与空气充分接触，故燃烧更加剧烈，反应更加彻底，就不会产生一氧化碳气体。 然而煤和石油等能源燃烧的时候，会产物大量的一氧化碳和粉尘颗粒，从而造成大气环境污染。
(3)甲烷的形成周期短、成本低，不需要牺牲环境为代价。
甲烷的形成不需要经过漫长的历史变迁作用，只需要经过短短的几十天的发酵就可以产生大量的甲烷气体。而煤和石油则需要经过几千年甚至几万年漫长时间的变化，才能够形成。农村家里的沼气池，只需要将生活垃圾加入到发酵池里，发酵一段时间就可以产生沼气，不需要砍伐树木破坏环境为代价。
4、如何设计实验探索甲烷的组成，这是在中考的重点。
如何利用自己学过的化学知识设计一个够探索推测甲烷气体组成的实验呢？对于这个问题，我们可以仿照前面氢气组成的探索实验来进行设计，主要过程如下所示。
(1)验纯：甲烷为可燃性气体，在点燃之前一定要先检验甲烷气体的纯度。甲烷的爆炸极限为4%~15%之间，如果甲烷的纯度在其爆炸期限内，遇明火则会发生爆炸危险。
(2)探索甲烷组成的实验装置***：
具体操作：在甲烷气体的玻璃导管口罩上一个冷、干燥，并且内壁涂有澄清石灰水的烧杯。点燃甲烷气体，仔细观察火焰的颜色，烧杯底部有无水珠出现，内壁是否变浑浊，烧杯壁上是否发烫等现象。
(3)探索结论分析：根据化学反应质量守恒定律，可以推测出甲烷的组成元素中一定有碳氢两种。再根据原子种类和数目守恒，可知甲烷中只有碳氢元素，而且原子个数比为1:4，从而可以推测出甲烷的分子结构式。
5、农村在利用沼气能源的时候，如何防止甲烷气体带来的危害。
(1)远离火源：沼气的产生环境特别广，比如池塘、沼泽、下水道、菜窖等有已腐烂动植物遗体的地方都会产生大量的沼气。不管是在家里利用沼气能源，还是在下水道或菜窖作业时一定要注意远离明火。尤其是不能让小孩在下水道或窨井盖周边玩火，或持有带明火的玩具，否则后果不堪设想
(2)保持气体的纯度不在爆炸极限内。甲烷是一种特别易燃的气体，点燃时要检验甲烷的纯度，不能够让其浓度在爆炸极限内，否则在点燃的时候很容易发生爆炸。