Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Формула метана

Определение и формула метана

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Метан (болотный газ) — это простейший углеводород, первый член гомологического ряда алканов.
Формула метана

Формула – CH_4

Молярная масса равна 16,04 г/моль.

Физические свойства – в обычных условиях бесцветный газ, не имеющий запаха.

Плохо растворяется в воде.

Известный физик А. Вольта обнаружил метан в болоте в 1776 году.

Метан является главным компонентом природного газа, он содержится в больших количествах в атмосфере газовых гигантов.

Химические свойства метана

  • Метан взаимодействует с галогенами при облучении светом по радикальному механизму:

        \[    CH_4 + Cl_2 = CH_3Cl + HCl \]

  • Подвергается нитрованию разбавленной азотной кислотой при нагревании:

        \[    CH_4 + HNO_3 = CH_3NO_2 + H_2O  \]

  • Может реагировать с аммиаком при температуре приблизительно 1400^{\circ} \text{C}. При этом образуется синильная кислота HCN.
  • Может взаимодействовать с водой при температуре 800^{\circ} \text{C} на никелевом катализаторе:

        \[     CH_4 + H_2O = CO + H_2 \]

  • Термически разлагается при температуре 1000^{\circ} \text{C} на ацетилен и водород:

        \[     CH_4 = C_2H_2 + H_2 \]

Получение

В лабораторных условиях метан получают нагреванием безводного гидроксида натрия с ледяной уксусной кислотой:

    \[   2NaOH + CH_3COOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O + CH_4 \uparrow \]

Другой способ получения основывается на сплавлении ацетата натрия с NaOH:

    \[    CH_3COONa + NaOH \rightarrow CH_4 \uparrow + Na_2CO_3 \]

Применение

Метан широко используется в качестве промышленного и бытового газа. химически перерабатывается главным образом в ацетилен, газовую сажу, фторо- и хлоропроизводные.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание Рассчитайте энергию связи C-H в CH_4 используя энтальпии образования соответствующих веществ.
Решение Запишем химическую реакцию, при которой метан разлагается на углерод и атомы водорода:

    \[   CH_4 \rightarrow C + 4H \]

Определим изменение энтальпии этой реакции:

    \[    \Delta H = \Delta H\left ( C \right ) + 4 \cdot  \Delta H\left ( H \right )- \Delta H\left ( CH_4 \right )= 0+ 4 \cdot 217,9 - \left ( -74,85 \right )=946,45 \]

Данная энергия соответствует разрыву четырех связей C-H, тогда энергия разрыва одной связи C-H:

E\left ( C-H \right )=\frac{\Delta H}{4}=\frac{946,45}{4}=236,61 кДж/моль

Ответ E\left ( C-H \right )=236,61 кДж/моль
ПРИМЕР 2
Задание Рассчитайте изменение стандартной энергии Гиббса сольватации CH_4 в воде при 25^{\circ} \text{C}.
Решение Процесс сольватации метана соответствует процессу растворения CH_4 в H_2O. Это можно записать в виде уравнения:

    \[ CH_4_{gas} \rightleftarrows CH_4_{solution} \]

Запишем выражение для константы равновесия этого процесса:

    \[    K=\frac{C_M}{\tilde{P}\left ( CH_4 \right )}  \]

В данном случае за стандартное состояние вещества в газообразном состоянии принята 1 атмосфера, а в растворе 1 моль/л.

Данная константа является константой Генри с размерностью моль/(л \cdot атм).

Ее численное значение возьмем из справочника: K = 1,4 \cdot 10^{-3}.

Изменение стандартной энергии Гиббса рассчитаем по уравнению нормального сродства:

\Delta G^0=-R \cdot T \cdot \ln K=-8,314 \cdot 298 \cdot \ln \left [ 1,4 \cdot 10^{-3} \right ]=16281 Дж/моль = 16,3 кДж/моль.

Ответ \Delta G^0 = 16,3 кДж/моль