CH4 ra HCl l CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl | CH4 ra CH3Cl

1. Phương trình phản ứng giữa CH₄ và Cl₂

CH₄ + Cl₂ CH₃Cl + HCl

2. Điều kiện phản ứng xảy ra giữa CH₄ và Cl₂

Điều kiện: ánh sáng

3. Cách thực hiện phản ứng

Khi có ánh sáng, khí metan (CH₄) phản ứng với khí clo thu được metyl clorua (CH₃Cl) và hiđro clorua (HCl – khí).

4. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

4.1. Bản chất của CH₄ (Metan)

Metan tác dụng với clo khi có ánh sáng, nguyên tử hidro của metan được thay thế bởi nguyên tử clo.

4.2. Bản chất của Cl₂ (Clo)

Cl₂ phản ứng được với một số hợp chất hữu cơ như: CH₄, CH₂=CH₂, C₂H₂,...

5. Tính chất hóa học của Metan

Metan có thể tham gia vào một số phản ứng hóa học như sau:

5.1. Tham gia phản ứng thế với halogen clo, brom

Metan phản ứng với Halogen cho ra dẫn xuất halogen và hidro halogenua.Ví dụ đối với Cl:

CH₄+ Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

5.2. Phản ứng với hơi nước tạo ra khí CO

CH₄ + H₂O = CO + H₂O

(Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ 1000, Chất xúc tác Ni).

5.3. Phản ứng cháy với oxi

Phản ứng cháy hoàn toàn:

CH₄ + 2O₂→ CO₂+ 2H₂O

Phản ứng cháy không hoàn toàn: Được dùng trong sản xuất fomanđehit, bột than, khí đốt,…(đốt trong điều kiện thiếu không khí)

5.4. Phản ứng phân hủy tạo ra axetilen

Metan bị nhiệt phân bằng cách nung nóng nhanh metan với một lượng nhỏ oxi ở nhiệt độ khoảng 1500^oC (ΔH = 397kJ/mol)

Oxi được dùng để đốt cháy 1 phần metan, cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng.

6. Tính chất vật lí của CH4

Metan là chất khí không màu không mùi không vị. Chúng rất độc và dễ bắt cháy, tạo ra lửa màu xanh.

CH4 hóa lỏng khi ở nhiệt độ - 162 °C, hóa rắn ở nhiệt độ - 183 °C.
Điểm bốc cháy là 537 °C .

Khối lượng riêng của metan là 0,717 kg / m3 .

Metan không có khả năng hòa tan trong các dung môi phân cực vì không có sự liên kết giữa các hidro, chúng chỉ tan trong dung môi không phân cưc.

Metan không có tính dẫn điện.

7. Bài tập liên quan

Câu 1: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là:

A. Phản ứng thế.

B. Phản ứng cộng.

C. Phản ứng oxi hóa – khử.

D. Phản ứng phân hủy.

Lời giải:

Đáp án: A

Giải thích: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là Phản ứng thế.

Câu 2: Các tính chất vật lí cơ bản của metan là:

A. Chất lỏng, không màu, tan nhiều tron nước

B. Chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, tan ít trong nước

C. Chất khí không màu, tan nhiều trong nước

D. Chất khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí, tan ít trong nước

Lời giải:

Đáp án: B

Câu 3: Trong phòng thí nghiệm có thể thu khí CH₄ bằng cách:

A. Đẩy không khí (ngửa bình)

B. Đẩy axit

C. Đẩy nước (úp bình)

D. Đẩy bazo

Lời giải:

Đáp án: C

Giải thích: CH₄ không tan trong nước nên cần phải thu bằng phương pháp đẩy nước.

Câu 4: Để chứng minh sản phẩm của phản ứng cháy giữa metan và oxi có tạo thành khí cacbonic hay không ta cho vào ống nghiệm hóa chất nào say đây?

A. Nước cất

B. Nước vôi trong

C. Nước muối

D. Thuốc tí

Lời giải:

Đáp án: B

Giải thích:

Khi cho nước vôi trong Ca(OH)₂ vào ống nghiệm thấy dung dịch bị vẩn đục chứng tỏ có khí CO₂. CO₂ phản ứng với Ca(OH)₂ tạo kết tủa làm dung dịch bị vẩn đục

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

Câu 5: Điều kiện để phản ứng giữa Metan và Clo xảy ra là:

A. Có bột sắt làm xúc tác

B. Có axit làm xúc tác

C. Có nhiệt độ

D. Có ánh sáng

Lời giải:

Đáp án: B

Giải thích:

Khi cho nước vôi trong Ca(OH)₂ vào ống nghiệm thấy dung dịch bị vẩn đục chứng tỏ có khí CO₂. CO₂ phản ứng với Ca(OH)₂ tạo kết tủa làm dung dịch bị vẩn đục

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

Câu 6. Cho các phát biểu sau:

1) Metan tác dụng với clo khi có ánh sáng.

2) Metan là chất khí, không màu, không mùi, nặng hơn không khí.

3) Metan cháy tỏa nhiều nhiệt nên được dùng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản xuất.

4) Hỗn hợp giữa metan và clo là hỗn hợp nổ.

5) Trong phân tử metan có bốn liên kết đơn C-H.

6) Metan tác dụng với clo ở điều kiện thường.

Những phát biểu nào không đúng?

A. 1, 3, 5.

B. 1, 2, 6.

C. 2, 4, 6.

D. 2, 4, 5.

Lời giải:

Đáp án: C

Giải thích:

Các phát biểu không đúng: 2, 4, 6

2) Metan là chất khí, không màu, không mùi, nặng hơn không khí => Sai, khí metan nhẹ hơn không khí.

4) Hỗn hợp giữa Metan và Clo là hỗn hợp nổ => Sai.

6) Metan tác dụng với Clo ở điều kiện thường => Sai, phải có chiếu sáng thì phản ứng mới xảy ra

Câu 7. Dãy nào sau đây chỉ gồm các chất thuộc dãy đồng đẳng của Metan

A. C₂H₂, C₃H₄, C₄H₆, C₅H₈.

B. CH₄, C₂H₆, C₄H₁₀, C₅H₁₂.

C. CH₄, C₂H₂, C₃H₄, C₄H₁₀.

D. C₂H₆, C₃H₈, C₅H₁₀, C₆H₁₂

Lời giải:

Đáp án: B

Câu 8. Đốt cháy hoàn toàn 11,2 lít khí metan. Biết các thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Thể tích khí oxi cần dùng và thể tích khí cacbonic tạo thành lần lượt là

A. 22,4 lít và 22,4 lít.

B. 11,2 lít và 22,4 lít.

C. 22,4 lít và 11,2 lít.

D. 11,2 lít và 22,4 lít

Lời giải:

Đáp án: A

Giải thích:

n_{$C{H_4}_{}$} = 11,2/22,4 = 0,5 mol

Phương trình phản ứng đốt cháy

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

0,5 → 1 → 0,5 mol

$\Rightarrow$ V_{${O_2}_{}$} = 1.22,4 = 22,4 lít

$V_{C{O}_2}$= 0,5.22,4 = 11,2 lít

Xem thêm các phương trình phản ứng hóa học khác:

CH4 + O2 → CO2 + H2O

CH4 + O2 → HCHO + H2O

CH4 → C2H2 + H2

C2H6 + Cl2 → C2H5Cl + HCl

C2H6 → C2H4 + H2