现有氮气、氧气、甲烷、水、食盐、一氧化碳、盐酸、硫酸等八种物质，请根据要求写出相应物质的化学式：（

甲烷化学性质与反应

通常情况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。但是在特定条件下，甲烷也会发生某些反应。

取代反应

甲烷的卤化中，主要有氯化、溴化。甲烷与氟反应是大量放热的，一旦发生反应，大量的热难以移走，破坏生成的氟甲烷，只得到碳和氟化氢。因此直接的氟化反应难以实现，需用稀有气体稀释。碘与甲烷反应需

要较高的活化能，反应难以进行。因此，碘不能直接与甲烷发生取代反应生成碘甲烷。但它的逆反应却很容易进行。

以氯化为例：可以看到试管内氯气的黄绿色气体逐渐变淡，有白雾生成，试管内壁上有油状液滴生成，这是甲烷和氯气反应的所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿（或三氯甲烷）、四氯化碳（或四氯甲烷）、氯化氢和少量的乙烷（杂质）的混合物。

CH4+Cl2→（光照）CH3Cl（气体）+HCl

CH3Cl+Cl2→（光照）CH2Cl2（油状物）+HCl

CH2Cl2+Cl2→（光照）CHCl3（油状物）+HCl

CHCl3+Cl2→（光照）CCl4（油状物）+HCl

试管中液面上升，食盐水中白色晶体析出，这是反应中生成的氯化氢溶于水的缘故。因为氯化氢极易溶于水，溶于水后增加了水中氯离子的浓度，使氯化钠晶体析出。用大拇指按住试管管口，提出液面，管口向上，向试管中滴入紫色石蕊试液或锌粒，可验证它是稀盐酸。

如果控制氯的用量，用大量甲烷，主要得到氯甲烷；如用大量氯气，主要得到四氯化碳。工业上通过精馏，使混合物一一分开。以上几个氯化产物，均是重要的溶剂与试剂。

特点：①在室温暗处不发生反应；

②髙于250℃发生反应；

③在室温有光作用下能发生反应；

④用光引发反应，吸收一个光子就能产生几千个氯甲烷分子；

⑤如有氧或有一些能捕捉自由基的杂质存在，反应有一个诱导期，诱导期时间长短与存在这些杂质多 少有关。

根据上述事实的特点可以判断，甲烷的氯化是一个自由基型的取代反应。如图。[3]

氧化反应

甲烷最基本的氧化反应就是燃烧：

CH4+2O2→CO2+2H2O

甲烷的含氢量在所有烃中是最高的，达到了25%，因此相同质量的气态烃完全燃烧，甲烷的耗氧量最高。

点燃纯净的甲烷，在火焰的上方罩一个干燥的烧杯，很快就可以看到有水蒸气在烧杯壁上凝结。倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊。说明甲烷燃烧生成水和二氧化碳。把甲烷气体收集在高玻璃筒内，直立在桌上，移去玻璃片，迅速把放有燃烧着的蜡烛的燃烧匙伸入筒内，烛火立即熄灭，但瓶口有甲烷在燃烧，发出淡蓝色的火焰。这说明甲烷可以在空气里安静地燃烧，但不助燃。用大试管以排水法先从氧气贮气瓶里输入氧气 2/3 体积，然后再通入1/3 体积的甲烷。用橡皮塞塞好，取出水面。将试管颠倒数次，使气体充分混和。用布把试管外面包好，使试管口稍微下倾，拔去塞子，迅速用燃着的小木条在试管口引火，即有尖锐的爆鸣声发生。这个实验虽然简单，但也容易失败。把玻璃导管口放出的甲烷点燃，把它放入贮满氯气的瓶中，甲烷将继续燃烧，发出红黄色的火焰，同时看到有黑烟和白雾。黑烟是炭黑，白雾是氯化氢气体和水蒸气形成的盐酸雾滴。

加热分解

在隔绝空气并加热至1000℃的条件下，甲烷分解生成炭黑和氢气

CH4=（1000℃）=C+2H2

氢气是合成氨及汽油等工业的原料；炭黑是橡胶工业的原料

形成水合物

甲烷可以形成笼状的水合物，甲烷被包裹在“笼”里。也就是我们常说的可燃冰。它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等）下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物（碳的电负性较大，在高压下能吸引与之相近的氢原子形成氢键，构成笼状结构）。它可用mCH4·nH2O来表示，m代表水合物中的气体分子，n为水合指数（即水分子数）。

可燃冰主要储存于海底或寒冷地区的永久冻土带，比较难以寻找和勘探。新研制的灵敏度极高的仪器，可以实地即时测出海底土壤、岩石中各种超微量甲烷、乙烷、丙烷及氢气的精确含量，由此判断出可燃冰资源存在与否和资源量等各种指标。

甲烷含量超过99%的天然气水合物又称为甲烷水合物。

2.镁、铝分别与足量盐酸反应，生成氢气，各金属与其所产生的氢气的物质的量之比分别是_1:1_、_2:3_

3.碳与氧气不充分燃烧，生成CO时的物质的量之比是_2:1:2___；碳与氧气充分燃烧，生成CO2时的物质的量之比是_1:1:1_

4.制取1mol氧气，理论上需要氯酸钾_2/3_mol.

5. 用50g碳酸钙与足量盐酸反应，能制取_0.5_mol二氧化碳。

1、物理性质

在通常状况下，氢气是一种没有颜色、没有气味、难溶于水的气体；在相同条件下，氢气是密度最小的气体；在压强为1.01×105Pa，温度为－252℃时，能变成无色液体，在－259℃时，能变成雪状固体。

2、化学性质

（1）在常温下，氢气的化学性质是稳定的。在点燃或加热的条件下，氢气很容易和多种物质发生化学反应。纯净的氢气在点燃时，可安静燃烧，发出淡蓝色火焰，放出热量，有水生成。若在火焰上罩一干冷的烧杯，可以烧杯壁上见到水珠。

2H2+O22H2O

把点燃氢气的导管伸入盛满氯气的集气瓶中，氢气继续燃烧，发出苍白色火焰，放出热量，生成无色有刺激性气味的气体。该气体遇空气中的水蒸气呈雾状，溶于水得盐酸。

H2+Cl22HCl

在点燃氢气之前，一定要先检验氢气的纯度，因为不纯的氢气点燃时可能发生爆炸。实验测定，氢气中混入空气，在体积百分比为H2∶空气=75.0∶25.0~4.1∶95.8的范围内，点燃时都会发生爆炸。氢气不但能跟氧单质反应，也能跟某些化合物里的氧发生反应。例如：将氢气通过灼热的氧化铜，可得到红色的金属铜，同时有水生成。

H2+CuOCu+H2O

在这个反应里，氢气夺取了氧化铜中的氧，生成了水；氧化铜失去了氧，被还原成红色的铜，证明，氢气具有还原性，是很好的还原剂，氢气还可以还原其它一些金属氧化物，如三氧化钨(WO3)；四氧化三铁(Fe3O4)、氧化铅(PbO)、氧化锌(ZnO)等。

（2）在常温下，氢气比较不活泼，但可用合适的催化剂使之活化。在高温下，氢气是高度活泼的。它在2000K时的分解百分数仅为0.08，5000K时则为95.5。氢的氧化态为+1、-1。氢气的主要反应如下（R为烷基）：

H2+Cl22HCl

2H2+COCH3OH

H2+RCH=CH2+CORCH2CH2CHO

H2+非金属非金属氧化物

H2+活泼金属M（如Li、Na、Ca）→盐型氧化物(MH、MH2）

H2+金属氧化物→低价氧化物→金属

H2+烯、炔等不饱和烃饱和烃

（3）氢气的化学性质 ①可燃性 发热量为液化石油气的两倍半。在空气中爆炸极限为4.1~75.0%（体积）。燃烧时有浅蓝色火焰。②常温下不活动，加热时能与多种物质反应，如与活泼非金属生成气态氢化物；与碱金属、钙、铁生成固态氢化物。③还原性，能从氧化物中热还原出中等活泼或不活泼金属粉末。④与有机物中的不饱和化合物可发生加成或还原反应（催化剂，加热条件下）。

二、氧气

1、物理性质

氧气，空气主要组分之一，比空气重，标准状况（0℃和大气压强101325帕）下密度为1.429克/升。无色、无臭、无味。在水中溶解度很小。压强为101kPa时，氧气在约-183摄氏度时变为淡蓝色液体，在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。氧分子具有顺磁性。

2、化学性质

助燃性，氧化性。

（1）与金属反应

与钾的反应：

4K+O2=2K2O，钾的表面变暗

2K+O2=K2O2：K+O2=加热=KO2（超氧化钾）

与钠的反应：

4Na+O2=2Na2O，钠的表面变暗

2Na+O2=加热=Na2O2，产生黄色火焰，放出大量的热，生成淡黄色粉末。

与镁的反应：2Mg+O2=点燃=2MgO，剧烈燃烧发出耀眼的强光，放出大量热，生成白色粉末状固体。

与铝的反应：4Al+3O2=点燃=2Al2O3，发出明亮的光，放出热量，生成白色固体。

与铁的反应： Fe+3O2+2xH2O=2Fe2O3·xH2O，（铁锈的形成）

3Fe+2O2=点燃=Fe3O4，红热的铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。

与锌的反应：2Zn+O2=点燃=2ZnO

与铜的反应：2Cu+O2=加热=2CuO，加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。

（2）与非金属反应

与氢气的反应：2H2+O2=点燃=2H2O，产生淡蓝色火焰，放出大量的热，并有水生成。

与碳的反应C+O2=点燃=CO2，剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。

氧气不完全时则产生一氧化碳：2C+O2=点燃=2CO

与硫的反应：S+O2=点燃=SO2，发生明亮的蓝紫色火焰（在纯氧中为蓝紫色火焰，而在空气在中为淡蓝色火焰），放出热量，生成有刺激性气味的气体，该气体也能使澄清石灰水变浑浊，且能使酸性高锰酸钾溶液或品红溶液褪色（褪色的品红溶液加热后颜色又恢复为红色）。

与红磷的反应：4P+5O2=点燃=2P2O5，发出耀眼白光，放热，生成大量白烟。

与白磷的反应：4P+5O2=2P2O5，白磷在空气中自燃，发光发热，生成白烟。

与氮气的反应：N2+O2=高温或放电=2NO

转化为臭氧的反应：3O2=放电=2O3（该反应为可逆反应）

（3）与有机物反应

如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等能在氧气中燃烧生成水和二氧化碳。

气态烃类的燃烧通常发出明亮的蓝色火焰，放出大量的热，生成水和能使澄清石灰水变浑浊的气体。

甲烷：CH4+2O2=点燃=CO2+2H2O

乙烯：C2H4+3O2=点燃=2CO2+2H2O

乙炔：2C2H2+5O2=点燃=4CO2+2H2O

苯：2C6H6+15O2=点燃=12CO2+6H2O

甲醇：2CH3OH+3O2=点燃=2CO2+4H2O

乙醇：CH3CH2OH+3O2=点燃=2CO2+3H2O

碳氢氧化合物与氧气发生燃烧的通式：4CxHyOz+(4x+y-2z)O2=点燃=4xCO2+2yH2O（通式完成后应注意化简！下同）

烃的燃烧通式：4CxHy+(4x+y)O2=点燃=4xCO2+2yH2O

乙醇被氧气氧化：2CH3CH2OH+O2=铜或银催化并加热=2CH3CHO+2H2O　

此反应包含两个步骤：(1)2Cu+O2=加热=2CuO(2)CH3CH2OH+CuO=CH3CHO(乙醛)+Cu+H2O（加热）

氯仿与氧气的反应：2CHCl3+O2=2COCl2光气)+2HCl

三、甲烷

1、物理性质

甲烷是无色、无味的气体。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷溶解度很小，　在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，能溶解3个单位体积的甲烷。同时甲烷燃烧产生明亮的淡蓝色火焰。 国标编号：21007 C—H 键能：413kJ/mol ，H—C—H 键角：109°28′

分子结构：正四面体形非极性分子，一个C以sp3杂化位于正四面体中心，4个H位于正四面体的4个顶点上

晶体类型：分子晶体

熔点：-182.5℃ 沸点：-161.5℃ 蒸汽压53.32kPa/-168.8℃ 饱和蒸气压（kPa）：53.32(-168.8℃）

相对密度（水=1）0.42(-164℃） 相对蒸气密度（空气=1）：0.5548（273.15K、101325Pa）

燃烧热：890.31KJ/mol 总发热量：55900kJ/kg（40020kJ/m3）

净热值：50200kJ/kg（35900kJ/m3） 临界温度（℃）：-82.6

临界压力（MPa）：4.59

爆炸上限%(V/V）：14.8

爆炸下限%(V/V）：5.0

闪点（℃）：-188

引燃温度（℃）：538

分子直径0.414nm

标准状况下密度为0.717g/L，极难溶于水

2、化学性质

（1）取代反应

把一个大试管分成五等分，或用一支有刻度的量气管，用排饱和食盐水法先收集1/5体积的甲烷，再收集4/5体积的氯气，把它固定在铁架台的铁夹上，并让管口浸没的食盐水里。然后让装置受漫射光照射。在阳光好的日子，约半小时后可以看到试管内氯气的黄绿色逐渐变淡，管壁上出现油状物，这是甲烷和氯气反应的所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳（或四氯甲烷）和少量的乙烷的混和物。试管中液面上升，这是反应中生成的氯化氢溶于水的缘故。食盐水中白色晶体析出。因为氯气极易溶于水，溶于水后增加了水中氯离子的浓度，是氯化钠晶体析出。用大拇指按住试管管口，提出液面，管口向上，向试管中滴入紫色石蕊试液或锌粒，可验证它是稀盐酸。如果在阴暗的天气需1到2小时才能观察到反应的结果。

CH4+Cl2→（光照）CH3Cl（气体）+HCl 此时，无明显反应现象。

CH3Cl+Cl2→（光照）CH2Cl2（油状物）+HCl 此时，现象为试管壁上出现油状小液滴。

CH2Cl2+Cl2→（光照）CHCl3（油状物）+HCl 此时，现象为试管内有白雾出现。

CHCl3+Cl2→（光照）CCl4（油状物）+HCl 此时，现象为黄绿色气体逐渐变无色。

最后生成的HCl最多

注：甲烷可与溴产生类似反应。甲烷与氟的反应十分猛烈，如果先用稀有气体稀释两者才在特定的仪器内进行反应，也可得出类似反应。甲烷与碘不会直接产生反应，可以用溴化碘等代替进行碘化

（2）氧化反应

点燃纯净的甲烷，在火焰的上方罩一个干燥的烧杯，很快就可以看到有水蒸气在烧杯壁上凝结。倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊。说明甲烷燃烧生成水和二氧化碳。把甲烷气体收集在高玻璃筒内，直立在桌上，移去玻璃片，迅速把放有燃烧着的蜡烛的燃烧匙伸入筒内，烛火立即熄灭，但瓶口有甲烷在燃烧，发出淡蓝色的火焰。这说明甲烷可以在空气里安静地燃烧，但不助燃。用大试管以排水法先从氧气贮气瓶里输入氧气 2/3 体积，然后再通入1/3 体积的甲烷。用橡皮塞塞好，取出水面。将试管颠倒数次，使气体充分混和。用布把试管外面包好，使试管口稍微下倾，拔去塞子，迅速用燃着的小木条在试管口引火，即有尖锐的爆鸣声发生。这个实验虽然简单，但也容易失败。把玻璃导管口放出的甲烷点燃，把它放入贮满氯气的瓶中，甲烷将继续燃烧，发出红黄色的火焰，同时看到有黑烟和白雾。黑烟是炭黑，白雾是氯化氢气体和水蒸气形成的盐酸雾滴。

CH4+2O2=点燃=CO2+2H2O

2CH4+3O2=点燃=2CO+4H2O（不完全燃烧）

CH4 + O2 =（点燃）= C + 2H2O（极不完全燃烧）

CH4+2Cl2=点燃=C+4HCl

（3）加热分解

在隔绝空气并加热至1000℃的条件下，甲烷分解生成炭黑和氢气

CH4=高温=C+2H2

氢气是合成氨及汽油等工业的原料；炭黑是橡胶工业的原料

（4）甲烷的氯化

甲烷在紫外光或热（250～400℃）作用下，与氯反应得各种氯代烷。 如果控制氯的用量，用大量甲烷，主要得到氯甲烷；如用大量氯气，主要得到四氯化碳。工业上通 过精馏，使混合物一一分开。以上几个氯化产物，均是重要的溶剂与试剂。

甲烷氯化反应的事实是：

①在室温暗处不发生反应；

②髙于250℃发生反应；

③在室温有光作用下能发生反应；

④用光引发反应，吸收一个光子就能产生几千个氯甲烷分子；

⑤如有氧或有一些能捕捉自由基的杂质存在，反应有一个诱导期，诱导期时间长短与存在这些杂质多 少有关。根据上述事实的特点可以判断，甲烷的氯化是一个自由基型的取代反应。

（5）甲烷的卤化

在同类型反应中，可以通过比较决定反应速率一步的活化能大小，了解反应进行的难易。 氟与甲烷反应是大量放热的，但仍需+4.2kJ/mol活化能，一旦发生反应，大量的热难以移走，破坏生成的氟甲烷，而得到碳与氟化氢，因此直接氟化的反应难以实现。碘与甲烷反应，需要大于141kJ/mol的活化能，反应难以进行。氯化只需活化能+16.7kJ/mol，溴化只需活化能+75.3kJ/mol，故卤化反应主要是氯化、溴化。氯化反应比溴化易于进行。

碘不能与甲烷发生取代反应生成碘甲烷，但其逆反应很容易进行。

由基链反应中加入碘，它可以使反应中止。

希望能帮到你

（2）稀盐酸是一种酸，能使紫色石蕊试液变红；

（3）天然气的主要成分是甲烷；

（4）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊．

故答为：（1）①；（2）②；（3）④；（4）③．

甲烷和氧气反应的化学方程式是CH4十2O2（点燃）→CO2十2H2O。

甲烷的分子式为CH4，是分子组成最简单的烷烃。甲烷与氧气充分反应的化学方程式是，CH4十2O2（点燃）→CO2十2H2O。甲烷在隔绝空气高温下反应为分解反应，CH4（高温）→C十2H2。甲烷还可与氯气反应，氯气过量时化学方程式是CH4十4Cl2（光）→CCl4十4HCl。

甲烷存在制备方法  

细菌分解法：需要注意将有机质放入沼气池中，控制好温度和湿度，甲烷菌迅速繁殖，将有机质分解成甲烷、二氧化碳、氢、硫化氢、一氧化碳等，其中甲烷占60%-70%。经过低温液化，将甲烷提出，可制得廉价的甲烷。

合成法：将二氧化碳与氢在催化剂作用下，生成甲烷和氧，再提纯。  CO2+2H2=CH4+O2将碳蒸汽直接与氢反应，同样可制得高纯的甲烷。

以上内容参考  百度百科-甲烷

（2）①酸溶液都是酸性溶液，酸的PH都小于7；②稀盐酸与铁锈反应生成氯化铁和水，反应的化学方程式为：6HCl+Fe2O3═2FeCl3+3 H2O；③浓硫酸没有挥发性，而浓盐酸具有，所以打开两瓶分别盛有浓硫酸和浓盐酸的试剂瓶，瓶口出现白雾的是浓盐酸．

答案：（1）①氮气；②甲烷；③食盐；④碳酸氢钠；⑤熟石灰；⑥火碱；

（2）①小于；②6HCl+Fe2O3═2FeCl3+3 H2O；③浓盐酸．

甲烷和氧气反应的化学方程式为：

当氧气少量时：2CH4+3O2→2CO+4H2O，条件为点燃。

当氧气过量时：CH4+2O2→CO2+2H2O，条件为点燃。

甲烷，化学式CH4，是最简单的烃，由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成，因此甲烷分子的结构为正四面体结构，四个键的键长相同键角相等。在标准状态下甲烷是一无色无味气体。一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷。

从理论上说，甲烷的键线式可以表示为一个点“·”，但实际并没有看到过有这种用法，可能原因是“·”号同时可以表示电子。所以在中学阶段把甲烷视为没有键线式。

甲烷主要是作为燃料，如天然气和煤气，广泛应用于民用和工业中。作为化工原料，可以用来生产乙炔 、氢气、合成氨、碳黑、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氢氰酸等。