A. 甲烷的實驗室制備方法
甲烷的實驗室制備方法如下:
無水醋酸鈉(CH3COONa)和鹼石灰(NaOH和CaO做乾燥劑),反應方程式:CH3COONa+NaOH===Na2CO3+CH4↑,收集:排水法或向下排空氣法。
甲烷的生成機制:
第一階段屬於吸附甲烷的脫除。第二階段有兩種反應共同作用生成,分別是甲氧基中甲基的脫落,生成二氧化碳和甲烷或醇類官能團中甲基的脫落,生成甲烷和水。
第三階段甲苯熱解生成甲烷和苯,其次是亞甲基橋鍵斷裂和氫化芳香環的脫甲基反應。第四階段是芳香體系脫H與殘余的C反應的結果。
B. 求甲烷的實驗室製取方法。
在實驗室製取甲烷的方法中,無水醋酸鈉和氫氧化鈉(NaOH)的混合物在加熱條件下會發生脫羧反應,生成甲烷和碳酸鈉。反應方程式如下:CH3COONa + NaOH → CH4↑ + Na2CO3。由於甲烷難溶於水且密度比空氣小,可以採用排水法或瓶口向下的排空氣集氣法進行收集。
實驗所需的用品包括無水醋酸鈉、鹼石灰、試管、酒精燈、水槽、鐵架台等。裝置方面,可以參考製取氧氣的裝置。具體的操作步驟包括:首先將無水醋酸鈉放在瓷蒸發皿中用酒精燈加熱,除去水分後研細,裝入乾燥的試劑瓶中密封備用;隨後將鹼石灰也進行同樣的處理;接著將按3∶2的質量比混合的無水醋酸鈉與鹼石灰迅速放入試管中,裝上帶導管的膠塞,並固定在鐵架台上;最後用酒精燈加熱,通過排水法收集甲烷。
需要注意的是,醋酸鈉的脫羧反應必須在無水條件下進行,因此在使用前應對無水醋酸鈉和鹼石灰進行煅燒、烘乾處理。此外,可以利用普通醋酸鈉晶體(CH3COONa·3H2O)通過加熱脫水的方法製得無水醋酸鈉。具體步驟是將醋酸鈉晶體放在蒸發皿中加熱,並用玻璃棒不斷攪拌,直至水分逐漸減少,當不再產生氣泡時,將熔融物倒在鐵板上冷卻,趁熱在研缽中研細,密封備用。
在製取甲烷的過程中,鹼石灰中的生石灰並不參與反應,但其作用在於吸收水分,減少固體NaOH在高溫下對玻璃的腐蝕。加熱時應從試管口向後逐漸移動,以防止甲烷氣將前面的細粉末沖散,導致導管口堵塞。同時,加熱溫度不宜過高,以免產生副反應,導致甲烷中混入丙酮等雜質。在點燃甲烷前,需要先檢驗其純度。