甲烷结构简式
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2023年3月20日发(作者：一年级应用题)甲烷的结构与性质
1.基本性质
1.1甲烷的存在
有石油的地方一般有天然气的存在，天然气的主要成分是甲烷，石油炼制获得的石油气
中也含有甲烷，甲烷还是沼池底部产生的沼气和煤矿坑道产生的气体（坑道气或瓦斯气）的主要
成分，海底存在的“可燃冰”主要是天然气水合物（CH
4
·nH
2
O）。
1.2甲烷的物理性质
甲烷为无色、无味、比空气轻、难溶于水的气体，沼气、天然气的主要成分是甲烷。
1.3分子结构
正四面体的立体结构，而不是平面正方形结构，键角为109°28′，结构式为，结
构简式为CH
4
。
2.性质应用
（1）稳定性：常温下与溴水、酸性高锰酸钾溶液等不反应。
（2）氧化性：在空气中点燃纯净的甲烷气体，可以安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰，生成
二氧化碳和水，放出大量的热。反应的热化学方程式为：CH
4
(g)+2O
2
(g)点燃CO
2
(g)+2H
2
O(l);
.3kJ/molH=-890
。因此，以甲烷为主要成分的天然气是一种理想的清洁能源。CH
4
的分子结构
稳定，通常不与强酸、强碱、强氧化剂（如KMnO
4
）反应。
注意：①甲烷燃烧前后的物质的量相等，若生成的水为蒸气时，燃烧前后气体体积相等。
②如果点燃甲烷跟氧气或空气的混合气体，可能发生爆炸。因此，点燃甲烷之前要先验纯。
（3）取代反应：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替代的反应。例
如：
CH
4
+Cl
2
光HCl+CH
3
Cl(一氯甲烷，气态，局部麻醉剂)
CH
3
Cl+Cl
2
光HCl+CH
2
Cl
2
(二氯甲烷，油状液体，有机溶剂)
CH
2
Cl
2
+Cl
2
光HCl+CHCl
3
(三氯甲烷，俗称氯仿，油状液体，有机溶剂)
CHCl
3
+Cl
2
光HCl+CCl
4
(四氯甲烷,俗称四氯化碳,油状液体，灭火剂)
说明：CH
4
和Cl
2
取代反应的每一步都不能进行到底,所以反应到一定程度后将是包括CH
4
和
Cl
2
及所有生成物的混合物。
（4）高温分解
化学反应方程式为CH
4
(1000)高温℃C+2H
2
。（制炭黑）
3.综合应用
甲烷的用途：
（一）用作燃料以甲烷为主要成分的天然气，用作优质气体燃料，已有悠久的历史。现代
化的勘探、采输技术促进了天然气的大规模利用，使之成为世界第三能源。发达国家已大规模铺
设天然气输气管网，将天然气用作城市煤气。天然气加压液化所得的液化天然气，热值比航空煤
油高15％,用于汽车、海上快艇和超音速飞机,不但能提高速度，而且可节省燃料消耗。
（二）用作化工原料富含甲烷的干性或湿性天然气中的甲烷组分，是生产一系列化工产品
的重要原料。现代的天然气化工，其主要内容就是甲烷的化工利用。甲烷经蒸汽转化可制得合成
气；经热裂解可生产乙炔或炭黑；经氯化可制得甲烷氯化物；经硫化可制得二硫化碳；经硝化可
制得硝基烷烃；加氨氧化可制得氢氰酸；直接催化氧化可得甲醛。