Химик.ПРО – решение задач по химии бесплатно. Получение метана
Как получить метан?
Метан – это простейший представитель предельных углеводородов. Он хорошо горит с выделением большого количества тепла, поэтому широко используется промышленностью.
Как получить метан в промышленности
Метан входит в состав природного газа и газа, сопутствующего нефтяным месторождениям. Поэтому промышленность получает метан из этих газов.
Как получить метан в домашних условиях
Метан имеет и другое название – болотный газ. Для того чтобы получить его в домашних условиях следует взять немного почвы со дна болота и поместить ее в банку, залив сверху водой. Банку плотно укупоривают и помещают в темное и теплое место. Через несколько дней можно будет заметить появление на поверхности воды мелких пузырьков газа. Образующийся метан можно отвести из банки через газоотводящую трубочку.
Как получить метан в лабораторных условиях
Получить метан в условиях лаборатории можно несколькими способами:
- Пропускание смеси сероводорода и сероуглерода через трубку, на дне которой расположена раскаленная медь: CS2 + 2h3S + 8Cu = Ch5+ Cu2S. Это был самый первый способ получения метана. Позже было выяснено, что получить метан можно при нагревании смеси водорода и углерода в присутствии никелевого катализатора до 475 градусов. Без использования катализатора нагревать смесь приходится до 1200 градусов. С + 2h3 = Ch5
- В настоящее время метан получают нагреванием смеси гидроксида натрия и ацетата натрия: СН3СООNa + NaOH = Na2CO3 + Ch5.
- Получить чистый метан можно при реакции карбида алюминия и воды: Al4C3 + 12h3O = 4 Al(OH)3 + 3Ch5
- Синтез метана может вестись и на основе соединения водорода и угарного газа: CO + 3h3 = Ch5 + h3O
Как из метана получить ацетилен
Получить ацетилен из метана можно в результате нагревания последнего до температуры в полторы тысячи градусов:
2 Ch5 >C2h3 + h3
Как получить из метана метанол
Чтобы получить из метана метанол следует провести несколько химических реакций. Сначала происходит реакция между хлором и метаном. Эта реакция протекает только на свету, т.к. запускается она фотонами света. В ходе этой реакции образуется трихлорметан и соляная кислота: Ch5 + Cl2 > Ch4Cl + HCl. Затем проводят реакцию между полученным трихлорметаном и водным раствором гидроксида натрия. В результате этого получается метанол и хлорид натрия: Ch4Cl + NaOH > NaCl + Ch4OH
Как из метана получить анилин
Получить анилин из метана, возможно проделав только целую цепочку реак
elhow.ru
Получение метана в домашних и лабораторных условиях
Метан – бесцветный газ, который горит голубым пламенем, основной структурный компонент природных (77-90%) и попутных газов, взрывоопасен.
Получение метана
Указанный газ образуется вследствие метанового, а также других видов брожения разных органических соединений под воздействием бактерии Cellulosae metanicus:
(С6Н10О5)н+нН2О – 3нСН4+3нСО2.
Метан иногда называют болотным газом, поскольку он образуется при метановом брожении органических веществ на дне природных водоемов. Кроме того, метан образуется в преджелудках жвачных и кишечнике животных при брожении растительного корма. Огромное количество метана здесь образуется при патологиях – атонии преджелудков, токсической диспепсии, кормлении недоброкачественными кормами.
Метан составляет треть общей массы преджелудков. При гниении навоза сельскохозяйственных животных образуется большое количество метана, который с помощью специальных установок используют для отопления животноводческих помещений.
Получение метана посредством термической переработки нефти, природных газов, коксирования и гидрирования каменного угля (27–38 %) дает значительные объемы. Этот газ составляет основу атмосферы некоторых планет (Юпитер, Титан, Сатурн).
Получение метана в домашних условиях
Для получения указанного газа необходимо взять немного почвы со дна болота и поместить ее в банку, после чего залить водой. Далее посуду плотно закупоривают и помещают теплое и темное место. Через несколько дней на поверхности воды вы заметите появление мелких пузырьков. Газ из банки можно отвести при помощи газоотводящей трубочки.
Получение метана в лабораторных условиях
Как правило, его синтезируют из ацетата натрия при реакции Дюма. В сухую пробирку вносят 10 г смеси, которая состоит из одной части ацетата натрия и двух частей натронной извести (насыщенный раствор гидроксида натрия с оксидом кальция в соотношении 1:1). Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой и закрепляют в штативе. Смеси нагревают. Следует отметить, что сначала нагревают пробирку, а потом - смесь. Метан, который образуется при этом, сначала опускается в пробирку с водой, потом по очереди в пробирки, заполненные растворами перманганата калия и йода с йодидом калия.
Метан образуется вследствие термического гидролиза ацетата натрия щелочью:
ацетат натрия + гидроксид натрия – метан + карбонат натрия
Получение этилена из метана
Этилен – важное сырье для получения полистирола и полиэтилена. Современные промышленные методы получения этилена основаны на парофазном крекинге легких фракций нефти. Перспективной альтернативой указанному методу может стать производство этилена из метана. В отличие от нефти, природный газ, основным структурным компонентом которого является СН4, рассматривается как возобновляемый источник сырья. В данном случае реакция проходит при температуре 500-9000 градусов в присутствии О2 и оксидов марганца или кадмия. Полученные газы разделяются с помощью абсорбции, глубоким охлаждением, а также ректификацией под давлением.
В лабораторных условиях этилен получают методами дегидратации этанола и дегидрирования этана. Полученный этилен можно использовать для синтеза этанола, полиэтилена, этилбензола, винилхлорида, антифризов (вещества, которые уменьшают температуру замерзания воды в моторах) и других органических соединений. В медицине и ветеринарии этилен используется как наркотическое средство, в растениеводстве – для ускорения созревания плодов (апельсины, лимоны, помидоры, бананы, грейпфруты и т.д.).
Применение метана
Кроме того, что метан – это ценное топливо, он еще является сырьем для получения метилового спирта, хлороформа, формальдегида, пластических масс и т.д. Из метана синтезируют ацетилен и другие соединения.
fb.ru
Получение метана из углерода
Прежде чем показать, как происходит получение метана из углерода, нужно дать понятия классу органических веществ «алканы» и охарактеризовать сам метан.Предельные углеводороды (алканы) – это ациклические насыщенные углеводороды, состав которых подчиняется общей формуле . В соответствии с этой формулой алканы образуют гомологический ряд, в котором гомологи отличаются друг от друга на гомологическую разность .Соединения этого класса являются родоначальными структурами для многих классов органических соединений.Метан (тривиальные названия – болотный или рудничный газ) – органическое соединение класса алканов. Первый член гомологического ряда алканов. Метан – это газ без цвета и запаха, который хорошо растворяется в этаноле, эфирах, углеводородах и плохо – в воде.Выделяют промышленные и лабораторные способы получение метана. В промышленности его получают из природного газа или крекинг-газа, а лаборатории – путем прокаливания ацетата натрия () со щелочью или при гидролизе карбида алюминия ().Известен способ получения метана из простых веществ – углерода и водорода при их нагревании в присутствии катализатора. Уравнение реакции выглядит следующим образом:.Эта реакция описывает процесс получения метана из каменного угля, т.е. ещё один промышленный способ.
ru.solverbook.com
Химия -> Предельные углеводороды ->
Метан. Получение метана
Метан - газ без цвета и запаха, легче воздуха, малорастворим в воде. Предельные углеводороды способны гореть, образуя оксид углерода и воду. Метан горит бледным синеватым пламенем:Ch5+2O2=2h3O. В смеси с воздухом (или с кислородом, особенно в соотношении по объему 1:2, что видно из уравнения реакции) метан образует взрывчатые смеси. По этому он опасен как в быту (утечка газа через краны), так и в шахтах. При неполном сгорании метана образуется сажа. Так ее получают в промышленных условиях. В присутствии катализаторов при окислении метана получают метиловый спирт и формальделу. При сильном нагревании метан распадается по уравнению:Ch5=C+2h3. Впечах специальной конструкции распад метана может быть осуществлен до промежуточного продукта - ацителена: 2Ch5=C2h3+3h3. Для метана характерны реакции замещения. На свету или обычной температуре галогены - хлор и бром - постепенно (по стадиям) вытесняют из молекулы метана водород, образуя так называемые галогенопроизводные. Атомы хлора замещают атомы водорода в ней с образованием смесиразличных соединений:Ch4Cl - хлорметана (хлористого метила), Ch3Cl2 - дихлорметана, CCl4 - тетрахлорметана. Из этой смеси каждое соединение может быть выделено. Важное значение имеют хлороформ и тетрахлорметан как растворители смол, жиров, каучука и других органических веществ. Образование галогенопроизводных метана протекают по цепному свободнорадикальному механизму. Под действием света молекулы хлора распадаются на неорганические радикалы:Cl2=2Cl. Неорганический радикал Cl отрывает от молекулы метана атом водорода с одним электроном, образуя HCl и свободный радикал Ch4HH. Свободный радикал взаимодействует с молекулой хлора Cl2, образуя галогенопроизводное и релоген хлора. Метан при обычной температуре обладает большой стойкостью к кислотам, щелочам и многим окислителям. Однако он вступает в реакцию с азотной кислотой: Ch5+HNO3=Ch4NO2+h3O. Метан не спосопен к реакциям присоединения, поскольку в его молекуле все валентности насыщены. Приведенные реакции замещения сопровождаются разрывом связей C-H. Однако известны процессы, при которых происходит не только расщепление связей C-H, но и разрыв цепи углеродных атомов(у гомологов метана). Эти реакции протекают при высоких температурах и в присутствии катализаторов. Например: C4h20+h3 - процесс дегидротации, C4h20= C2H6+ C2h5 - крекинг.
Получение метана
Метан широко распространен в природе. Он является главной составной частью многих горючих газов как природных(90-98%), так и искусственных, выделяющихся при сухой перегонке дерева, торфа, каменного угля, а также при крекинге нефти. Метан выделяется со дна болот и из каменоугольных пластов в рудниках, где он образуется при медленном разложении растительных остатков без доступа воздуха, поэтому метан часто называют болотным газом или рудничным газом. В лабораторных условиях метан получают при нагревании смесси ацетата натрия с гидроксидом натрия:Ch4COONa+NaOH=Na2CO3+Ch5 или при взаимодействии карбида алюминия с водой: Al4C3+12h3O=4Al(OH)3+3Ch5. В последнем случае метан получается весьма чистым. Метан может быть получен из простых веществ при нагревании в присутствии катализатора: C+2h3=Ch5. А также синтезом на основе водяного газа: CO+3h3=Ch5+h3O. Гомологи метана, как и метан, в лабораторных условиях получают прокаливанием солей соответствующих органических кислот с щелочами. Другой способ - реакция Вюрца, т.е. нагревание моногалогенопроизводных с металлическим натрием, например: C2H5Br+2Na+BrC2H5=C4h20+2NaBr. В технике для получения синтетического бензина(смесь углеводородов, содержащих 6-10 атомов углерода) применяют синтез из оксида углерода и водорода в присутствии катализатора(соединение кобальта) и при повышенном давлении. Процесс можно выразить уравнением: nCO+(2n-1)h3=Cnh3n+2+nh3O.
Применение алканов
Благодаря большой теплотворной способности метан в больших количествах расходуется в качестве топлива (в быту - бытовой газ) и в промышленности широко применяются получаемые из него вещества: водород, ацителен служит исходным сырьем для получения формальдегида, метилового спирта, а также различных синтетических продуктов. Большое промышленное значение имеет окисление высших предельных углеводородов - парафинов с числом углеродных атомов 20-25. Этим путем получают синтетические жирные кислоты с различной длиной цепи, которые используются для производства мыл, различных моющих средств, смазочных материалов, лаков и эмалей. Жидкие углеводороды используются как горючее(они входят в состав бензина и керосина). Алканы широко используются в органическом синтезе.
chemical-site.narod.ru
Получение - метан - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Получение - метан
Cтраница 1
Получение метана С14 и ме-тана - В4 ( 1957), Сб. [1]
Получение метана ( биогаза) методом анаэробной переработки сырья и производство этилового технического спирта путем сбраживания при участии дрожжей - два главных примера биологических технологий, которые могут использоваться для получения более высококачественного топлива из растений. [3]
Получение метана, а) Получают метан в лаборатории взаимодействием уксуснокислого натрия с натронной известью. [4]
Получение метана из уксуснокислого натрия затруднено тем, что реакция эта идет медленно и для заполнения целого газометра учитель потратит много времени. Поэтому в тех школах, где имеется газ, целесообразно использовать его для демонстрации на уроках химии. Природный газ содержит более 90 % метана. Для удаления следов непредельных соединений природный газ пропускают через раствор перманганата калия. На место газовой горелки присоединяют стеклянную газоотводную трубку, которую соединяют с промывной склянкой, заполненной раствором перманганата калия. Газом, выходящим из промывной склянки1, заполняют газометр. [5]
Для получения метана могут быть применены описанные выше общие способы получения предельных углеводородов, например разложение йодистого метилмагния водой, перегонка уксуснокислого натрия с натронной известью, восстановление йодистого метила омедненным цинком или действие воды на карбид алюминия. [6]
Хотя получение метана и углерода в процессе пиролиза угле-водоров теоретически возможно, промышленных установок такого типа нет. [7]
Однако получение метана в большом масштабе может быть осуществлено только каталитическим путем. Если водяной газ, который содержит больше водорода, чем окиси углерода, пропускать под давлением 100 - 150 am и температуре 400 - 450 над катализатором, состоящим из железных стружек с нанесенным на их поверхность углекислым калием, то наряду с, водным слоем получается еще маслообразный продукт - синтол. Этот продукт является смесью алифатических спиртов, альдегидов, кетонов и жирных кислот и может находить себе применение как моторное топливо. [8]
Для получения метана, помимо никелевых катализаторов, используются платиновые и рубидиевые катализаторы, которые не нужно предварительно восстанавливать или пассивировать перед работой. Они также не становятся пирофорными в процессе использования, и их не нужно пассивировать перед выгрузкой из реактора. Эти катализаторы целесообразно пытаться использовать в тех случаях, когда стоимость оборудования для восстановления и стабилизации не оправдывает затрат. [9]
Для получения метана, помимо никелевых катализаторов, используются платиновые и рубидиевые катализаторы, которые не нужно предварительно восстанавливать или пассивировать перед работой. Они также не становятся пирофорными в процессе использования, и их не нужно пассивировать перед выгрузкой из реактора. Эти катализаторы целесообразно пытаться использовать в тех случаях, когда стоимость оборудования для восстановления и стабилизации не оправдывает затрат. [10]
Для получения метана могут быть применены описанные выше общие способы получения предельных углеводородов, например разложение йодистого метилмагния водой, перегонка уксуснокислого натрия с натронной известью, восстановление йодистого метила омедненным цинком или действие воды на карбид алюминия. [11]
Для получения метанов высокой изотопной чистоты Нортон [142] предложил использовать метод препаративной газовой хроматографии на колонке длиной 30 м с полиароматическим сорбентом ПАР-2 при температуре - 45 С и расходе газа-носителя гелия 300 мл / мин. Метод применим к любым смесям изотопов метана. Нортон рекомендует кондиционировать сорбент отдельно, вне колонки под вакуумом при температуре 200 С в течение 48 - 72 час. [12]
Реакция получения метана требует довольно сильного нагревания. Однако чрезмерный перегрев смеси ведет к побочным реакциям и получению нежелательных продуктов - ацетона, непредельных углеводородов, углекислого газа и других. [13]
Источником получения метана является, например, тощий природный газ. [14]
Метаногенез ( получение метана) представляет собой результат анаэробной ферментации органических веществ. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Химик.ПРО - Получение метана | Решение задач по химии бесплатно
Рассчитайте, какой объем метана (Ch5) можно получить из 1 тонны каменного угля, содержащего 85 % по массе углерода (C), если выход реакции получения метана (Ch5) составляет 75 %.
Решение задачи
Запишем уравнение реакции получения метана (Ch5) из каменного угля:
Найдем массу углерода (C), вступившего в реакцию. Для этого, используя формулу нахождения массовой доли растворенного вещества:
выразим массу вещества:
Получаем:
m (C) = 1 ∙ 0,85 = 0,85 (т) или 85 ⋅ 104 г.
Если раствор 85-процентный, то массовая доля углерода (C) в нем 0,85.
Учитывая, что молярные массы углерода (C) и метана (Ch5) соответственно равны 12 г/моль и 16 г/моль, по уравнению реакции рассчитаем теоретический выход реакции получения метана (Ch5):
из 12 г углерода (C) получают метана (Ch5) 16 г
из 85 ⋅ 104 г углерода (C) получают метана (Ch5) х г
Откуда:
Учитывая, что метан (Ch5) – газ, вычислим объем метана (Ch5), по формуле перерасчета, устанавливающей связь между массой и объемом газа:
Получаем:
V (Ch5) = 113,3 ⋅ 104 ∙ 22,4 / 16 = 158,62 ⋅ 104 (л).
Найдем практический объем метана (Ch5) (практический выход реакции получения метана (Ch5)) с учетом выхода по формуле:
Получаем:
V (практ.) = 158,62 ⋅ 104 л ⋅ 75 % / 100 % = 119 ⋅ 104 (л) или 1190 м3.
Ответ:
объем метана равен 1190 м3.
Похожие задачи по химии
himik.pro
Получение метана
Метан является взрывоопасным газом, но, тем не менее, обладающим большой ценностью для человека. Поэтому многие лаборатории специализируются на создании этого вещества.
В лабораториях метан получают с помощью процесса нагревания так называемой натронной извести. Это вещество является смесью гидроксидов кальция и натрия) или нагревания гидроксида натрия (безводная форма) с замершей уксусной кислотой. Почему берут ледяную кислоту – потому что для данной химической реакции принципиально важно полное отсутствие молекул воды, вот почему пригождается гидроксид натрия, материал обладающий пониженной гигроскопичностью.
Для добычи метана в лабораторных условиях также иногда применяют гидролиз карбида алюминия либо гидролиз определенных металлорганических веществ, в частности, метилмагнийбромид.
Метан также добывают из болотного газа и газа, скапливающегося в рудах. Потому его и называют рудничным. В обоих веществах метан является основным компонентом, впрочем, и в природных, а также попутных нефтяных газообразных веществах его также содержится более других элементов. Образуется в природных условиях метан при наличии анаэробных условий. Также он возникает при коксовании отложений каменного угля, при его гидрировании, а также при гидрогенолизе углеводородов при происхождении каталитического риформинга.
Метан в зависимости от происхождения подразделяется на бактериальный(образуется в результате «работы» бактерий), биогенный (создается в результате химического превращения органического вещества), термогенный (возникает в результате термических реакций) и абиогенный (является результатом химических процессов неорганических веществ).
Науке также известно, что на поверхности одного из спутников Сатурна, на Титане, где очень низкие температурные условия, порядка -180 градусов по Цельсию, существуют огромные озера, родники и реки, но в них вместо воды течет жидкая этано-метановая смесь.
Метан – газ без запаха и цвета, именно этим он и опасен: начиная выделаться в рудах и скважинах, он может причинить много неприятностей, вплоть до трагического исхода. Его воздействие на центральную нервную систему до конца не изучено, но ясно одно - если метан накапливается в закрытом объеме – подвале, квартире или шахте, он становится попросту огне- и взрывоопасным. Когда газ подготавливают к бытовому использованию, к нему добавляют одоранты – резко пахнущие вещества, обычно ими являются меркаптаны. В промышленных условиях ставят специальные датчики. Именно этот специфический и знакомый всем газовый запах чувствует человек. Достаточно концентрации метана в воздухе от 4, 4 процентов, чтобы произошел взрыв. Но наиболее взрывоопасной концентрацией считается количество 9, 5 процентов.
Метан является легче воздуха, а в воде он практически нерастворим (или растворим очень мало). Кстати, именно благодаря этому свойству почти не проявляются наркотические качества метана – он в крови почти не растворяется.
Класс опасности метана – четвертый.
www.oilngases.ru
