甲烷的化学性质-化学基础模块

1.化学性质比较稳定

由实验得知，甲烷虽然能燃烧，但是不能被酸性高锰酸钾溶液、溴水等强氧化剂氧化，也不与酸、碱反应，化学性质稳定。

2.氧化反应

甲烷完全燃烧的产物是二氧化碳和水，与同体积的一氧化碳和氢气相比，甲烷燃烧时放出的热量更多，因此以甲烷为主的天然气是理想的洁净燃料。

3.取代反应

观察思考

将甲烷与氯气按1∶4混合存于集气瓶中，然后放在光亮的地方，会发生什么现象呢？为什么？

现象：3分钟后，气体颜色变浅，集气瓶内壁上出现油状液滴，瓶内水面上升。

分析：上述现象可说明甲烷与氯气在光照条件下发生了化学反应；集气瓶内壁上出现油滴，说明反应生成了新的油状物；集气瓶内的水面上升，说明随着反应的进行，瓶内气压减小，即气体总体积在减小。

微观解释：甲烷分子里的氢原子逐步被氯原子所取代，生成四种取代产物：

其中，CHCl3和CCl4都是常见的有机溶剂，其中CHCl3被称为氯仿，可作为麻醉剂使用。

有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应，称为取代反应（substitution reaction）。

注意：有机物参加的反应往往比较复杂，常有副反应发生。因此有关有机反应的化学方程式通常不用等号，而是用“”表示。

读一读

麻醉剂(www.xing528.com)

图6-5　华佗

图6-6　汉弗莱·戴维

东汉时期，即公元2世纪，我国古代著名医学家华佗发明了“麻沸散”，作为外科手术时的麻醉剂。他曾经成功地做过腹腔肿瘤切除术，肠、骨部分切除吻合术等。“麻沸散”问世，对外科的学术发展起到了极大的推动作用，对后世的影响是相当大的。华佗发明和使用麻醉剂，比西方医学家使用乙醚、“笑气”等麻醉剂进行手术要早1 600年左右。因此，华佗不仅是中国第一个，也是世界上第一个麻醉剂的研制和使用者，可惜“麻沸散”后来失传。

近代最早发明全身麻醉剂的人是19世纪初期的英国化学家戴维。有一天，他牙疼得厉害，当他走进一间充有N2O气体的房间时，牙齿忽然不感觉疼了。好奇心使戴维做了很多次试验，从而证明了N2O具有麻醉作用。因为戴维闻到这种气体时感到很爽快，于是称它为“笑气”。由于戴维不懂医学，没有把这个发现公布于世。

1842年，北爱尔兰爱丁堡大学的妇科学者辛普森首次尝试使用氯仿作为麻醉剂为病人进行手术取得了成功。1880年，威廉梅·斯文改进了辛普森的麻醉方法，他使用导管将氯仿气体直接输入病人的气管。

随着科学技术的进步，麻醉效果显著、毒副作用低、对正常生理功能干扰小的新一代麻醉药品将取代现有麻醉药品，麻醉药品更新也将愈加频繁。

4.甲烷的受热分解

甲烷在隔绝空气并加热至1 000℃时，会分解生成炭黑和氢气：

H2是合成NH3及生产汽油等工业的原料，炭黑是橡胶工业的原料。

资料在线

烷 烃

烷烃，即饱和烃（saturated hydrocarbon），分为链烃（chain hydrocarbon）和环烷烃（cycl-oalkane），其分子由碳原子和氢原子通过形成碳碳单键（C-C）与碳氢单键（C-H）所构成，同时也是最简单的一类有机化合物。饱和链烃的分子结构通式为CnH2n+2。

烷烃的物理性质随分子中碳原子数的增加，呈现规律性的变化。正烷烃的沸点随相对分子质量的增加而升高，这是因为分子运动所需的能量增大，分子间的接触面（即相互作用力）也增大。在室温下，分子中含有1～4个碳原子的烷烃为气体；常温下，分子中含有5～10个碳原子的烷烃为液体；分子中含有10～16个碳原子的烷烃可以为固体，也可以为液体；分子中含有17个碳原子以上的正烷烃为固体，但直至分子含有60个碳原子的正烷烃（熔点99℃），其熔点都不会超过100℃。