本节课将和同学们讲解甲烷的化学式以及甲烷燃烧的化学方程式。
一、甲烷的化学式。
甲烷是由碳元素和氢元素构成，甲烷的化学式是CH4，是烃中最简单的碳氢化合物——从甲烷的化学式来看，甲烷是由一个碳和四个氢原子按照SP3杂化的方式进行组成，分析甲烷的结构得出甲烷属于正四面体结构。
1、那么，标准状态下的甲烷有什么特点呢?
第一、属于无色气体;
第二、四个键的键长相等;
第三、键角相等。
2、甲烷是如何产生的呢?
某些有机化合物在缺氧的条件下，进行分解得到的产物沼气，就是我们这节课所讲的甲烷。
3、甲烷知识点总结
甲烷是一种燃料，属于天然气的主要组成成分，也是一种温室气体，其本身的暖化能力比CO2(二氧化碳)高出21倍之多。
我们可以从沼泽中提取大约23%的甲烷，也可以从化石燃料中提取20%以及动物的消化过程等。
二、甲烷燃烧的化学方程式
甲烷燃烧的化学方程式按照以下两种情况：
情况1：甲烷完全燃烧时的产物是水和二氧化碳
对应的化学方程式是：CH4+2O2=CO2+2H2O
情况2：甲烷不完全燃烧时的产物是一氧化碳和水，对应的化学方程式是：2CH4+3O2=2CO+4H2O
三、相关报道：阳光将二氧化碳转变成甲烷
根据宾州州立大学的研究者表示，使用二氧化钛(titania)奈米管与太阳能，双重催化剂也许是有效将二氧化碳与水蒸汽转变成甲烷(methane)与其他碳氢化合物的关键。燃烧石化燃料如石油、天然气与碳，将释出大量的二氧化碳，一种温室气体，到大气中。并非促成全球的气候变迁，相反的，产生器能将二氧化碳转换成各种碳氢化合物，不过只有当使用太阳能时，这才具有意义。
"藉由将二氧化碳转换成包含高能量的然料，来回收二氧化碳 -- 适合用于现存的、基于碳氢化合物的能源基础建设 -- 是一种具有吸引力的选择，然而，这是一种能源密集的製程，只有当某种再生能源能为此目的而使用，这样的製程才有用，" 研究者在最近一期 Nano Letters 中表示。Craig A. Grimes，电机工程教授，以及他的团队使用二氧化钛奈米管，那掺有氮，并涂布薄薄的一层铜与铂，以便将二氧化碳以及水蒸汽的混合物转换成甲烷。利用户外的可见光，他们所报告的甲烷产量比先前所发表的，在实验室环境中利用强烈的紫外线暴露的尝试，要高出 20 倍。
将水与二氧化碳变成甲烷的化学反应在纸上很简单 -- 一个二氧化碳分子以及二个水分子变成一个甲烷分子与二个氧分子。然而，为了要使这种反应发生，每一个分子至少需要 8 个光子。"利用光催化剂(photocatalysis，光触媒)将二氧化碳与水转换成甲烷是种有魅力的点子，但以歷史观点来说，这些企图的转换率都很低，" Grimes 说，他也是宾州州立大学的 Materials Research Institute 的一位成员。"为了得到显着的碳氢化合物反应产量需要一种有效的光催化剂，能将日光中的能量做最充分的运用。"
该团队，那包括 Oomman K. Varghese 与 Maggie Paulose，Materials Research Institute 的研究科学家，以及 Thomas J. LaTempa，电机工程系毕业生，在一个包含水蒸汽与二氧化碳混合物的腔室中，利用自然的阳光进行测试。他们将这种以共催化剂(co-catalyst)敏化的奈米管暴露在日光中达 2.5 到 3.5 个小时，此时太阳在暴露的每一平方公分中，产生 102 到 75 milliwatts。
研究者发现，在摄氏 600 度煺火(annealed)并涂布铜的奈米管产生最大量的碳氢化合物，而涂布铂的相同奈米管，事实上只产生更多氢，而(只)涂布铜的奈米管产生更多一氧化碳。氢与一氧化碳都是过程中的正常中间产物，同时也是合成气(syngas)的基石，可用于製造液态碳氢燃料。
当该团队使用一种奈米管数组，一半涂布铜而另一半涂布铂，他们强化了碳氢化合物的产生并使一氧化碳消失。这些双重催化剂奈米管的产量为每小时，每平方公分 163 ppm。没有铜或铂催化剂的二氧化钛奈米管只有 10 ppm。"如果我们使奈米管数组的表面一致涂布铜氧化物，我认为我们能大幅增进产量，" Grimes 说。Grimes 亦发现，使二氧化钛管的长度变长(其他应用藉此增加产量)，并不会改善结果。"我们认为，所喷溅之催化剂奈米粒子的分布，是在奈米管的顶部表面而非内部，而这就是为何增加长度并不能改善反应的缘故，" Grimes 说。
虽然这些实验全都以掺氮的二氧化钛奈米管完成，不过研究者下结论表示，氮并没有将二氧化碳加强转换为碳氢化合物。然而，这些催化剂确实将一种仅能使用紫外线中能量的反应，转移到另一种使用可见光波长的反应中，也因此利用太阳能中更多能量。
研究者现正研究将他们的批次反应装置转变成连续流动的设计，他们相信那将显着增加产量。研究者已对这项研究申请了一项临时性专利。
参考文献：
《高中化学》
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