我們生活中常見(jiàn)的氣體主要成分是甲烷，甲烷廣泛分布于自然界，是天然氣、甲烷、坑氣及氣體的主要成分之一。 它可以作為制造燃料及氫、一氧化碳、炭黑、乙炔、氰化氫及甲醛等物質(zhì)。今天小編為大家講解甲烷的化學(xué)性質(zhì)與反應。

甲烷的化學(xué)性質(zhì)與反應

1、氧化與燃燒

甲烷在常溫時(shí)，不能被強氧化劑氧化，但在高溫時(shí)能在空氣中燃燒，發(fā)出淡藍色火焰，同時(shí)分子破裂，碳原子和氫原子分別與空氣中的氧結合，生成二氧化碳和水，并釋放出大量的熱：

CH4＋2O2 → （燃燒）CO2＋2H2O＋熱

甲烷燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱和光就是我們用作動(dòng)力和照明的基礎。但是，事物總是一分為二的，當甲烷與空氣混合并在含甲烷5～14％時(shí)，遇火花就會(huì )發(fā)生猛烈的爆炸，煤礦瓦斯爆炸實(shí)際上就是甲烷可燃性所造成的不利的一面在起作用。但只要采取改善礦井通風(fēng)條件，使礦井中甲烷含量不在上述比例范圍內就可避免事故發(fā)生。

當甲烷在空氣不足時(shí)燃燒，會(huì )產(chǎn)生大量黑煙，這叫做不完全燃燒，工業(yè)上利用這個(gè)原理，以甲烷為原料來(lái)制取炭黑：

CH4＋O2 → （不完全燃燒）C＋2H2O

炭黑大量用作增強橡膠耐磨性的填充劑，也是黑色顏料、油漆、油墨和墨汁的原料。

2、裂解反應

在沒(méi)有空氣存在的情況下，給甲烷施以高溫，甲烷分子便會(huì )破裂“分家”，這種反應叫做裂解反應。例如，甲烷在1000～1200℃高溫下生成炭黑和氫氣。如果溫度再高，兩個(gè)甲烷分子又會(huì )轉化成含兩個(gè)碳原子的乙炔：

CH4 → （1000~1200℃）C＋2H2

2CH4 → （1500℃）H－C≡C－H（乙炔）＋3H2

乙炔是非常重要的有機化工原料。工業(yè)上利用天然氣來(lái)生產(chǎn)乙炔是今后發(fā)展的方向。副產(chǎn)物氫氣還可用做合成氨等的原料。

3、與水反應

甲烷和水蒸汽在高溫與催化劑的存在下作用，生成一氧化碳和氫氣：

CH4＋H2O → （鎳，860~900℃）CO＋3H2

一氧化碳和氫氣的混合氣稱(chēng)為合成氣。工業(yè)上利用天然氣來(lái)制造氮肥，主要是將甲烷轉化為合成氣，再用其中的氫氣與空氣中的氮氣化合成氨（NH3）。合成氣也是制造甲醇（CH3OH）的重要原料。

4、鹵代反應

烴類(lèi)分子中的氫原子被其他原子或原子團所取代的反應叫做取代反應。取代反應是有機化學(xué)中的基本反應之一。在取代反應中，烴類(lèi)的氫原子如被鹵素（Cl、Br等原子）所取代則叫做鹵代反應。例如，甲烷與氯氣在散射光的作用下（不能由日光直接照射）發(fā)生鹵代反應，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷與四氯化碳的混合物：

要使這些混合物彼此分離是比較困難的，但在工業(yè)生產(chǎn)上，可以用控制反應時(shí)的條件如調節氯氣和甲烷的用量來(lái)使某一鹵代產(chǎn)物成為主要產(chǎn)物。這些產(chǎn)物除都可用作有機溶劑外，其中三氯甲烷還是制造“塑料王”聚四氟乙烯的重要原料，而四氯化碳又可用作滅火劑。

以上內容便是小編為大家整理的甲烷的化學(xué)性質(zhì)與反應知識了，希望能解答你對甲烷的疑問(wèn)。