【甲烷与氯气反应的化学方程式】甲烷（CH₄）是一种常见的烷烃，具有稳定的化学性质，但在特定条件下可以与卤素发生取代反应。其中，甲烷与氯气（Cl₂）的反应是典型的自由基取代反应，常用于有机化学教学中作为基础反应的示例。
在光照或加热的条件下，甲烷中的氢原子会被氯原子逐步取代，生成一系列氯代甲烷产物。该反应属于链式反应，包括引发、传播和终止三个阶段。反应过程中，氯分子首先被光能分解为氯自由基，随后与甲烷发生反应，生成一氯甲烷（CH₃Cl），并释放出一个氢原子。这一过程可继续进行，最终生成二氯甲烷（CH₂Cl₂）、三氯甲烷（CHCl₃）以及四氯化碳（CCl₄）等产物。
由于反应条件和反应物比例的不同，产物种类和数量也会有所变化。通常情况下，随着反应的进行，产物会逐渐由低氯代物向高氯代物过渡。
甲烷与氯气反应的主要化学方程式总结
| 反应阶段 | 反应物 | 产物 | 化学方程式 |
| 第一步 | CH₄ + Cl₂ | CH₃Cl + HCl | CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl |
| 第二步 | CH₃Cl + Cl₂ | CH₂Cl₂ + HCl | CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl |
| 第三步 | CH₂Cl₂ + Cl₂ | CHCl₃ + HCl | CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl |
| 第四步 | CHCl₃ + Cl₂ | CCl₄ + HCl | CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl |
总结说明
1. 反应类型：甲烷与氯气的反应属于自由基取代反应。
2. 反应条件：通常需要光照或高温条件来引发反应。
3. 产物多样性：随着反应的进行，产物从一氯甲烷逐步过渡到四氯化碳。
4. 副产物：每一步反应都会产生HCl（氯化氢），这是反应的常见副产物。
5. 反应特点：由于是自由基反应，反应过程具有链式特征，一旦开始，反应会持续进行直到反应物耗尽或自由基消失。
通过理解甲烷与氯气的反应机制，有助于掌握有机化学中取代反应的基本原理，并为后续学习其他卤代反应打下坚实的基础。