甲烷是最简单的有机化合物，也是天然气、沼气、煤层气（瓦斯）的主要成分。
1、甲烷的组成和结构甲烷的分子式为CH4，是氢元素的含量最高的有机物。
甲烷分子的空间结构为正四面体形，碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子位于4个顶点。
分子中的4个C—H的键长和键能相同,相互之间的夹角（键角）均为109︒28＇。
5个原子不在同一个平面上。
注：球棍模型表示各原子的相对大小和空间位置,小棍代表化学键；空间填充模型更能反映分子的实际空间结构。
2、甲烷的性质物理性质：甲烷是一种无色无味的气体，密度为0.717g/L，比空气小，极难溶于水。
熔点-182℃，沸点-164℃。
化学性质：甲烷分子中C—H不易断裂，结构稳定，所以甲烷在通常情况下性质比较稳定，与强酸、强碱或酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂不反应。
但其稳定性是相对的，在某些条件下也可发生某些反应。
（1）可燃性甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，产生蓝色火焰。
甲烷是常用的燃料，天然气、沼气的主要成分就是甲烷。
思考：煤矿中为了保证安全生产，必须采取通风、严禁烟火等措施。
为什么？甲烷是易燃易爆的气体，混入空气容易发生爆炸。
石油气中含有甲烷（2）取代反应实验：甲烷与氯气的取代反应实验操作：取两支试管，均通过排饱和NaCl溶液的方法收集半试管甲烷气体和半试管氯气，分别用铁架台固定好。
将其中一支试管用铝箔套上，另一支试管放在光亮处（不要放在日光直射的地方，以免发生爆炸）。
观察两支试管中现象。
实验现象：用铝箔套上的试管中气体没有明显的变化。
光照的试管中气体颜色逐渐变浅，试管中有少量白雾，试管内壁中出现油状液滴，试管内的液面上升，饱和食盐水中析出固体。
实验结论：没有光照时不发生反应，CH4与Cl2在光照条件下发生化学反应，生成了不溶于水的无色油状物质，和易溶于水的无色气体。
反应的机理：甲烷分子中C—H断裂，氯气分子中Cl—Cl断裂，一个氯原子替代一个氢原子，形成C—Cl和H—Cl。
依此方式，甲烷分子中的4个氢原子被氯原子逐步取代。
取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
每取代1 mol氢原子，需要消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl。
生成的一氯甲烷（CH3Cl）沸点-24.2℃，常温下是气体；二氯甲烷（CH2Cl2）沸点39.8℃、三氯甲烷（氯仿、CHCl3）沸点61.7℃、四氯甲烷（四氯化碳、CCl4）沸点76.5℃，在常温下均是无色液体，均不溶于水。
三氯甲烷和四氯甲烷都是工业上重要的有机溶剂。
天然气储罐甲烷、四氯化碳分子是正四面体，一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷分子是四面体。
其它的卤素单质，如Br2也可以与甲烷发生类似的取代反应，生成类似的有机产物和无机产物。
（3）分解反应甲烷通常较稳定不易分解，但在高温条件下也可以分解。
欢迎点赞 关注 留言