1. 化學(xué)信息

化學(xué)名稱：甲烷（Methane）  

分子式：CH?  

結(jié)構(gòu)式：正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子位于中心，四個氫原子位于頂點。  

CAS號：74-82-8  

分子量：16.04 g/mol  

2. 物理性質(zhì)

外觀：無色、無味氣體（純甲烷無味，但天然氣中的甲烷常添加硫醇以警示泄漏）。  

密度：0.717 kg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，比空氣輕）。  

熔點：-182.5℃（常壓下）。  

沸點：-161.5℃（常壓下）。  

溶解性：微溶于水（約22 mg/L，25℃），易溶于有機溶劑（如乙醇、乙醚）。  

可燃性：易燃，燃燒時火焰呈淡藍(lán)色，生成CO?和H?O。  

爆炸極限：空氣中體積濃度5%-15%（易燃易爆）。  

3. 化學(xué)性質(zhì)

穩(wěn)定性：常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，高溫下可發(fā)生氧化、裂解或鹵化反應(yīng)。  

主要反應(yīng)：  

燃燒反應(yīng)：CH? + 2O? → CO? + 2H?O（完全燃燒）。  

鹵代反應(yīng)：與Cl?在光照條件下生成氯代甲烷（CH?Cl、CH?Cl?等）。  

 蒸汽重整：高溫下與水蒸氣反應(yīng)生成合成氣（CO + H?）。  

4. 來源與制備

天然來源：  

生物活動：厭氧菌分解有機物（如沼澤、反芻動物腸道）。  

地質(zhì)活動：天然氣田、煤層氣、可燃冰（甲烷水合物）。  

人工制備：  

化石燃料加工：天然氣的主要成分（占比80%-95%）。  

實驗室合成：通過醋酸鈉與氫氧化鈉共熱（CH?COONa + NaOH → CH?↑ + Na?CO?）。  

5. 應(yīng)用領(lǐng)域

能源：燃料：天然氣的主要成分，用于發(fā)電、供暖、工業(yè)燃燒。  

氫氣生產(chǎn)：通過蒸汽重整制氫（合成氣轉(zhuǎn)化）。  

化工原料：合成化學(xué)品**：生產(chǎn)甲醇、甲醛、氯代甲烷等。  

碳材料：高溫裂解制備炭黑、石墨烯等。  

環(huán)境保護(hù)：  

沼氣利用：垃圾填埋場、污水處理廠的甲烷回收發(fā)電。  

科學(xué)研究：  

溫室氣體研究：作為關(guān)鍵溫室氣體，用于氣候變化模型分析。  

6. 安全與環(huán)境

健康風(fēng)險：  

無毒，但高濃度時會置換氧氣，導(dǎo)致窒息。  

 液化甲烷（LNG）接觸皮膚可能引起凍傷。  

環(huán)境風(fēng)險：  

溫室效應(yīng)：全球變暖潛能值（GWP）是CO?的28-36倍（百年尺度）。  

可燃冰釋放：海底甲烷水合物分解可能加劇溫室效應(yīng)。  

安全措施：  

儲存于高壓鋼瓶，遠(yuǎn)離火源和氧化劑。  

泄漏檢測需依賴氣體傳感器（因純甲烷無味）。