1引言
甲烷气体的制备实验是一个重要的有机化合物性质实验。做好本实验，不但能帮助学生掌握固固加热制取气体所需仪器的正确使用和安装，而且还能培养学生理论联系实际，分析问题、解决问题的能力。但是目前高校教材中所介绍的制备方法大都是采用羧酸钠和氢氧化钠在硬质试管中直接混合加热，但在实际应用时，该方法却存在一些题，本文通过对传统制备方法的研究和改进，并经实际的应用证明，改进后的方法使甲烷制备实验方法比传统方法更加合理和实用。
2反应原理
羧酸的钠盐和氢氧化钠混合共热时，发生脱羧作用，即-COONa被H原子取代，生成比羧酸钠盐少一个碳原子的烷烃，因此实验常用无水醋酸钠和碱石灰混合加热制取甲烷，主要反应：
脱羧作用的反应机理是羧酸根首先脱羧，生成二氧化碳和甲基负离子-CH3-。
二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水：
2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O
甲基负离子是一个活性较强的碱，它可夺取水中的氢，便生成甲烷：
-CH3-+H+→CH4
副反应：
3改进的问题
(1)硬质试管的改进
在实验教材上，甲烷气体制备是把混合好的药品直接装入大硬质试管中然后进行加热。虽然这种方法能够制得甲烷气体，但实验结束后，硬质试管中的混合物却牢牢的粘附在试管壁上，不宜清理和洗刷。学生在洗涤中要么用玻璃棒去捣试管内的混合物，造成试管的破损率大大增加;要么加酸去溶解这些混合物，造成酸液的大量浪费和环境的污染。如果用一种铝箔试管代替普通硬质试管，可弥补上述不足。
铝箔试管的制法是将包装香烟的铝箔(附在铝箔另一面的白纸去掉)或市售铝箔纸沿硬质试管外壁卷成3至4层筒状，长度约是硬质试管的4/5，将卷成筒状的铝箔取下，平放在桌面上，用手轻微卷一下，使其外径小于硬质试管的内径，然后封闭一端就制成一简易的铝箔试管，实验时把制得的铝箔试管装入相应的硬质试管内，然后再把研细混合均匀的药品装入到铝箔试管内。经实验发现改造后的硬质试管不但使药品导热快受热均匀，反应速度大大加快，而且使产气量增多，更重要的是能保护硬质试管，使反应混合物不能粘附在试管壁上，反应结束后取出铝箔，硬质试管完好无损。
(2)药品组成的改进
按实验教材上各种物质的用量进行称量混合，不但使混合均匀的药品在硬质试管内所占的体积过大，而且使制备实验的反应速度较慢。体积过大既浪费药品，又很难使酒精灯的外焰全部灼烧得药品，造成反应速度慢并伴有副反应的发生。经正交实验法确定了制备甲烷最佳反应物配比，发现3g无水醋酸钠、1.5g碱石灰、1g氢氧化钠、1g二氧化锰研细混合均匀后，实验效果最理想。
本方法增加了二氧化锰做催化剂，并对比了加催化剂和不加催化剂试验对产气的影响，发现二氧化锰做催化剂是该实验产气早、产气量多的根本原因之一，催化反应的机理尚在探讨。加入二氧化锰的量和醋酸钠的质量比为1∶3为宜。二氧化锰不能过多，因为多了会使反应物体积增大，影响反应速度及产气量。可用的催化剂除二氧化锰外，我们还试验了银、铜、氧化铜、氧化铁以及一些不活泼金属的盐类等，但效果都不如二氧化锰。
(3)检验性质的改进
检验甲烷气体的燃烧反映，各类教材均采用的是先收集一试管甲烷气体，然后进行点燃，观察火焰颜色。如果用此法进行实验不但看不到火焰的颜色，而且用试管盛装甲烷气体时由于暴露在空气中的部分比较多，容易使管口位置的甲烷气体与空气充分接触，燃烧时发生爆炸(甲烷在空气里的爆炸极限为5%)，不利于进行学生现场实验教学，因此可采取一种安全点燃法来做该性质试验。安全点燃是将导气管浸于水槽的水面下，导气管出口的上面倒立一个小漏斗，漏斗管口连有带尖嘴的玻璃管，先使漏斗的空气排净后，再在尖嘴口点燃。这样产生的甲烷气流比较平稳，燃烧时火焰不间断，同时点燃时也比较安全，比较适合于学生操作。
(3)其他问题
本试验在加热过程中产生副产物丙酮，由于丙酮的沸点(56℃)比较低，在制取甲烷气体中混有少量的丙酮蒸汽，点燃时会影响甲烷燃烧的真实火焰。因此除了具备除乙烯的装置外还应增加除丙酮蒸汽的装置。因丙酮易溶于水，所以可把除丙酮蒸汽的装置安装在除乙烯装置的前面。最后观察火焰时就比较真实。
4结论
改进后的实验方法不仅提高了甲烷制备的效果和产气的纯度，确保了实验药品和仪器合理有效地使用，而且这种方法更适合于学生现场实验的教学，保证学生做实验的安全性，提高实验的效果的成功率。
