甲烷制备与性质实验的改进.doc

甲烷制备与性质实验的改进文献综述甲烷的传统制备方法是用无水醋酸钠、氢氧化钠与碱石灰的混合物加热。该方法存在着反应速度慢、产气量少、试管易破裂等缺陷。而甲烷与氯气的取代反应原始实验存在实验现象不明显,成功率低,氯气易泄漏等不足,致使在教学实践中,许多老师不愿意做这个演示实验,而是课堂上分析,讲解实验,学生缺乏感性认识。任有良,张国春,鄢焕荣在文献《甲烷制备实验的新方法》采用在反应物中掺入CuO或MnO2等其它金属氧化物或其它的手段来改进这个实验。虽然这些改进方法行之有效,但改进的不够彻底,,我们设计出了安全点燃装置,是一种集洗气、防爆、安全点燃为一体的多功能简易装置,使用它不但增强实验效果,而且确保了实验安全。同时针对甲烷稳定性实验中存在的问题进行了实验装置的改进。实验目的掌握CH4的实验室制法。验证CH4的可燃性、取代反应。实验原理制备反应:燃烧反应:CH4+2O2====CO2+2H2O取代反应:实验用品及装置实验仪器:铁架台、酒精灯、试管、锥形瓶、锥形瓶、水槽、注射器实验药品:无水醋酸钠、氢氧化钠、铜粉、氧化铜粉末、NaOH溶液、KMnO4溶液制备CH4的实验装置图:制备Cl2的装置图:CH4与Cl2取代反应装置图:五、实验步骤1、分别称取无水醋酸钠3g,氢氧化钠3g,放入研钵中迅速研细、混匀;再称取铜粉9g掺入其中。2、将上述反应混合物放于一片铝箔上,再将其装入试管中,并按上图连接好实验装置。3、加热装有反应物的试管2~3min后,便有大量的甲烷气体生成。即可进行甲烷的收集和性质试验。六、实验改进1、防试管破裂的改进:用铝箔将反应混合物与试管隔开,这样做有以下的优点:(1)能够避免试管在高温下与NaOH直接接触而受到的严重腐蚀;(2)反应混合物受热均匀,减少了某些副反应的发生;(3)反应结束后,试管不易破裂,易清洗。一方面,残渣易及时倒出;另一方面,铝箔与试管管壁没有粘结,再加上铝箔的良好导热性和大面积存在,大大缩小了试管玻璃内外的温差,这就是说,即使残渣不及时倒出让其同试管一起自然冷却试管也不会破裂。2、在反应物中掺入适量的铜粉,是为了增加传热性,防止局部过热而发生副反应,同时使生成的气体容易逸出,进一步减少副反应的发生。3、甲烷燃烧火焰颜色观察的改进:本实验在加热过程中会有很多副产物,而它们的存在会影响甲烷气体的颜色观察,而且玻璃器皿(试管)中可能含有杂质离子(如钾离子,钠离子)会影响实验现象。因此本实验将产品气体先后经过水,高锰酸钾溶液,最后用排水法收集于针管中,推出气体来验纯及燃烧。4、防爆炸实验:采用更为安全的针管方法,将针头靠近酒精灯,将气体推出火焰呈蓝色。采用该方法产生甲烷气流比较平稳,燃烧时火焰不间断也不会一下子出来很多,同时点燃时也较安全,较适用于学生的操作。5、取代反应光源的改进(1)装置改进:用导管形成封闭装置,防止氯气与水较大面积接触发生反应和逸出。(2)条件改进:在距离装置15厘米处,点燃镁条进行照射,反应在约2-3分钟内完成,这样容易达到反应所需的亮度。(3)原料比例改进:甲烷与氯气体积比由1:1改为1:4。七、实验注意事项1、药品和仪器要干燥。2、装置的气密性要好,气密性不好会导致漏气。3、点燃甲烷前一定要验纯。4、CH4和Cl2纯度必须高,不要混入空气。CH4和Cl2的体积比为