氢气,氧气,甲烷都具有什么性
氢气,一氧化碳,甲烷.
只有镁等少数物质能在二氧化碳中燃烧.
氧气本身不能燃烧,但能促进其他物质发生燃烧反应.
①可燃性气体在使用前一定要检验纯度,氢气、一氧化碳和甲烷具有可燃性,故填:H2、CO、CH4;②有毒的气体和密度与空气的密度接近的气体不能用排空气法来收集,故填:CO、N2 ; ③氢气和一氧化碳均具有还原性,其中氢气是一种单质,故填:H2;④固态的二氧化碳俗称干冰,故填:CO2;⑤氧气不易溶于水,且密度比空气大,既能用向上排空气法又能用排水法收集,故填:O2.
一、氢气1、物理性质
在通常状况下,氢气是一种没有颜色、没有气味、难溶于水的气体;在相同条件下,氢气是密度最小的气体;在压强为1.01×105Pa,温度为-252℃时,能变成无色液体,在-259℃时,能变成雪状固体。
2、化学性质
(1)在常温下,氢气的化学性质是稳定的。在点燃或加热的条件下,氢气很容易和多种物质发生化学反应。纯净的氢气在点燃时,可安静燃烧,发出淡蓝色火焰,放出热量,有水生成。若在火焰上罩一干冷的烧杯,可以烧杯壁上见到水珠。
2H2+O22H2O
把点燃氢气的导管伸入盛满氯气的集气瓶中,氢气继续燃烧,发出苍白色火焰,放出热量,生成无色有刺激性气味的气体。该气体遇空气中的水蒸气呈雾状,溶于水得盐酸。
H2+Cl22HCl
在点燃氢气之前,一定要先检验氢气的纯度,因为不纯的氢气点燃时可能发生爆炸。实验测定,氢气中混入空气,在体积百分比为H2∶空气=75.0∶25.0~4.1∶95.8的范围内,点燃时都会发生爆炸。氢气不但能跟氧单质反应,也能跟某些化合物里的氧发生反应。例如:将氢气通过灼热的氧化铜,可得到红色的金属铜,同时有水生成。
H2+CuOCu+H2O
在这个反应里,氢气夺取了氧化铜中的氧,生成了水;氧化铜失去了氧,被还原成红色的铜,证明,氢气具有还原性,是很好的还原剂,氢气还可以还原其它一些金属氧化物,如三氧化钨(WO3);四氧化三铁(Fe3O4)、氧化铅(PbO)、氧化锌(ZnO)等。
(2)在常温下,氢气比较不活泼,但可用合适的催化剂使之活化。在高温下,氢气是高度活泼的。它在2000K时的分解百分数仅为0.08,5000K时则为95.5。氢的氧化态为+1、-1。氢气的主要反应如下(R为烷基):
H2+Cl22HCl
2H2+COCH3OH
H2+RCH=CH2+CORCH2CH2CHO
H2+非金属非金属氧化物
H2+活泼金属M(如Li、Na、Ca)→盐型氧化物(MH、MH2)
H2+金属氧化物→低价氧化物→金属
H2+烯、炔等不饱和烃饱和烃
(3)氢气的化学性质 ①可燃性 发热量为液化石油气的两倍半。在空气中爆炸极限为4.1~75.0%(体积)。燃烧时有浅蓝色火焰。②常温下不活动,加热时能与多种物质反应,如与活泼非金属生成气态氢化物;与碱金属、钙、铁生成固态氢化物。③还原性,能从氧化物中热还原出中等活泼或不活泼金属粉末。④与有机物中的不饱和化合物可发生加成或还原反应(催化剂,加热条件下)。
二、氧气
1、物理性质
氧气,空气主要组分之一,比空气重,标准状况(0℃和大气压强101325帕)下密度为1.429克/升。无色、无臭、无味。在水中溶解度很小。压强为101kPa时,氧气在约-183摄氏度时变为淡蓝色液体,在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。氧分子具有顺磁性。
2、化学性质
助燃性,氧化性。
(1)与金属反应
与钾的反应:
4K+O2=2K2O,钾的表面变暗
2K+O2=K2O2:K+O2=加热=KO2(超氧化钾)
与钠的反应:
4Na+O2=2Na2O,钠的表面变暗
2Na+O2=加热=Na2O2,产生黄色火焰,放出大量的热,生成淡黄色粉末。
与镁的反应:2Mg+O2=点燃=2MgO,剧烈燃烧发出耀眼的强光,放出大量热,生成白色粉末状固体。
与铝的反应:4Al+3O2=点燃=2Al2O3,发出明亮的光,放出热量,生成白色固体。
与铁的反应: Fe+3O2+2xH2O=2Fe2O3·xH2O,(铁锈的形成)
3Fe+2O2=点燃=Fe3O4,红热的铁丝剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体。
与锌的反应:2Zn+O2=点燃=2ZnO
与铜的反应:2Cu+O2=加热=2CuO,加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。
(2)与非金属反应
与氢气的反应:2H2+O2=点燃=2H2O,产生淡蓝色火焰,放出大量的热,并有水生成。
与碳的反应C+O2=点燃=CO2,剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成使澄清石灰水变浑浊的气体。
氧气不完全时则产生一氧化碳:2C+O2=点燃=2CO
与硫的反应:S+O2=点燃=SO2,发生明亮的蓝紫色火焰(在纯氧中为蓝紫色火焰,而在空气在中为淡蓝色火焰),放出热量,生成有刺激性气味的气体,该气体也能使澄清石灰水变浑浊,且能使酸性高锰酸钾溶液或品红溶液褪色(褪色的品红溶液加热后颜色又恢复为红色)。
与红磷的反应:4P+5O2=点燃=2P2O5,发出耀眼白光,放热,生成大量白烟。
与白磷的反应:4P+5O2=2P2O5,白磷在空气中自燃,发光发热,生成白烟。
与氮气的反应:N2+O2=高温或放电=2NO
转化为臭氧的反应:3O2=放电=2O3(该反应为可逆反应)
(3)与有机物反应
如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等能在氧气中燃烧生成水和二氧化碳。
气态烃类的燃烧通常发出明亮的蓝色火焰,放出大量的热,生成水和能使澄清石灰水变浑浊的气体。
甲烷:CH4+2O2=点燃=CO2+2H2O
乙烯:C2H4+3O2=点燃=2CO2+2H2O
乙炔:2C2H2+5O2=点燃=4CO2+2H2O
苯:2C6H6+15O2=点燃=12CO2+6H2O
甲醇:2CH3OH+3O2=点燃=2CO2+4H2O
乙醇:CH3CH2OH+3O2=点燃=2CO2+3H2O
碳氢氧化合物与氧气发生燃烧的通式:4CxHyOz+(4x+y-2z)O2=点燃=4xCO2+2yH2O(通式完成后应注意化简!下同)
烃的燃烧通式:4CxHy+(4x+y)O2=点燃=4xCO2+2yH2O
乙醇被氧气氧化:2CH3CH2OH+O2=铜或银催化并加热=2CH3CHO+2H2O
此反应包含两个步骤:(1)2Cu+O2=加热=2CuO(2)CH3CH2OH+CuO=CH3CHO(乙醛)+Cu+H2O(加热)
氯仿与氧气的反应:2CHCl3+O2=2COCl2光气)+2HCl
三、甲烷
1、物理性质
甲烷是无色、无味的气体。甲烷对空气的重量比是0.54,比空气约轻一半。甲烷溶解度很小, 在20℃、0.1千帕时,100单位体积的水,能溶解3个单位体积的甲烷。同时甲烷燃烧产生明亮的淡蓝色火焰。 国标编号:21007 C—H 键能:413kJ/mol ,H—C—H 键角:109°28′
分子结构:正四面体形非极性分子,一个C以sp3杂化位于正四面体中心,4个H位于正四面体的4个顶点上
晶体类型:分子晶体
熔点:-182.5℃ 沸点:-161.5℃ 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):0.5548(273.15K、101325Pa)
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):14.8
爆炸下限%(V/V):5.0
闪点(℃):-188
引燃温度(℃):538
分子直径0.414nm
标准状况下密度为0.717g/L,极难溶于水
2、化学性质
(1)取代反应
把一个大试管分成五等分,或用一支有刻度的量气管,用排饱和食盐水法先收集1/5体积的甲烷,再收集4/5体积的氯气,把它固定在铁架台的铁夹上,并让管口浸没的食盐水里。然后让装置受漫射光照射。在阳光好的日子,约半小时后可以看到试管内氯气的黄绿色逐渐变淡,管壁上出现油状物,这是甲烷和氯气反应的所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳(或四氯甲烷)和少量的乙烷的混和物。试管中液面上升,这是反应中生成的氯化氢溶于水的缘故。食盐水中白色晶体析出。因为氯气极易溶于水,溶于水后增加了水中氯离子的浓度,是氯化钠晶体析出。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。如果在阴暗的天气需1到2小时才能观察到反应的结果。
CH4+Cl2→(光照)CH3Cl(气体)+HCl 此时,无明显反应现象。
CH3Cl+Cl2→(光照)CH2Cl2(油状物)+HCl 此时,现象为试管壁上出现油状小液滴。
CH2Cl2+Cl2→(光照)CHCl3(油状物)+HCl 此时,现象为试管内有白雾出现。
CHCl3+Cl2→(光照)CCl4(油状物)+HCl 此时,现象为黄绿色气体逐渐变无色。
最后生成的HCl最多
注:甲烷可与溴产生类似反应。甲烷与氟的反应十分猛烈,如果先用稀有气体稀释两者才在特定的仪器内进行反应,也可得出类似反应。甲烷与碘不会直接产生反应,可以用溴化碘等代替进行碘化
(2)氧化反应
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。
CH4+2O2=点燃=CO2+2H2O
2CH4+3O2=点燃=2CO+4H2O(不完全燃烧)
CH4 + O2 =(点燃)= C + 2H2O(极不完全燃烧)
CH4+2Cl2=点燃=C+4HCl
(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=高温=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)甲烷的氯化
甲烷在紫外光或热(250~400℃)作用下,与氯反应得各种氯代烷。 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。
甲烷氯化反应的事实是:
①在室温暗处不发生反应;
②髙于250℃发生反应;
③在室温有光作用下能发生反应;
④用光引发反应,吸收一个光子就能产生几千个氯甲烷分子;
⑤如有氧或有一些能捕捉自由基的杂质存在,反应有一个诱导期,诱导期时间长短与存在这些杂质多 少有关。根据上述事实的特点可以判断,甲烷的氯化是一个自由基型的取代反应。
(5)甲烷的卤化
在同类型反应中,可以通过比较决定反应速率一步的活化能大小,了解反应进行的难易。 氟与甲烷反应是大量放热的,但仍需+4.2kJ/mol活化能,一旦发生反应,大量的热难以移走,破坏生成的氟甲烷,而得到碳与氟化氢,因此直接氟化的反应难以实现。碘与甲烷反应,需要大于141kJ/mol的活化能,反应难以进行。氯化只需活化能+16.7kJ/mol,溴化只需活化能+75.3kJ/mol,故卤化反应主要是氯化、溴化。氯化反应比溴化易于进行。
碘不能与甲烷发生取代反应生成碘甲烷,但其逆反应很容易进行。
由基链反应中加入碘,它可以使反应中止。
希望能帮到你
都是无色无味,难溶于水,密度小于空气的气体,分子中都有极性共价键
无色无味气体,难溶於水.
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坐火车很大的行李箱应该放在哪里?
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如何鉴别空气,氮气,氧气,二氧化碳,甲烷,氢气,一氧化碳
1.将气体通入到澄清石灰水中,变浑浊的是二氧化碳;2.将剩余气体(氢气,氮气,氧气,一氧化碳,空气,甲烷) 通入溴水中,(在光照下),混合气颜色变浅,容器内部有油珠生成,打开塞子有白雾的为甲烷 3.将剩余气体(氢气,氮气,氧气,一氧化碳,空气) 通过灼热的氧化铜,有红色物质生成的为氢气和一氧化碳,...
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代县13677458738: 比较 氢气 氧气 二氧化碳 甲烷比较他们的不同之处 - ?
竺任复方:[答案] 甲烷物理性质:甲烷是无色、可燃和无毒的气体.沸点为-161.49℃.甲烷对空气的重量比是0.54,比空气约轻一半.甲烷溶解度很少,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. 氧气 物理性质 无色无味的气体,不易溶于水....
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