Просмотр содержимого документа
«Природные источники углеводородов»
06.12.2022 10а класс
Конспект урока.
Тема:«Углеводороды»: «Природные источники углеводородов».
Класс 10
Тип урока: урок изучения нового материала.
Вид урока: комбинированный
Цель: Познакомить с природными источниками углеводородов: природным, попутным газами, нефтью и каменным углем; рассмотреть теории их происхождения и значение для общества.
Задачи:
1.Образовательные: Познакомить учащихся с природными источниками углеводородов, их составом, свойствами, применением. Изучить основные свойства бензина и меры безопасности при работе с ним.
2.Развивающие:развиватьумение организовывать; умений работать с учебником; развитие мышления.
3.Воспитательные: рациональному использованию природных источников углеводородов; формирование научного мировоззрения.
Методы: словесные (рассказ, объяснение, беседа, работа с учебником)
Оборудование и материалы:
Литература:
«Химия. 10 класс» Г.Е. Рудзитис для 10 класса
Структура (план) урока:
Организационный момент (1-2)
Актуализация
Постановка темы
Изложение нового материала (20)
Первичное закрепление (7)
Постановка домашнего задания (3)
Подведение итогов урока (3)
Ход урока :
1. Организационный момент
Добрый день. Очень рада вас видеть на уроке. Надеюсь, что наша работа будет полезной и интересной. Но прежде чем открыть тему я хочу задать вам несколько вопросов.
2.Актуализация опорных знаний
- какие органические вещества называются углеводородами?
- назовите классы углеводородов
- назовите общую формулу алканов, алкенов, алкинов
- назовите представителя ароматических углеводородов и его формулу
Ребята! Мы познакомимся с природными источниками УВ, их составом и способами переработки. Пожалуйста, назовите их, отгадав загадки
- На кухне у мамы помощник отличный, он синим цветком расцветает от спичек (природный газ).
- Это вещество в Донбассе называют «черным золотом» (каменный уголь)
(нефть)
Без нее не побежит Ни такси, ни мотоцикл, Не поднимется ракета. Отгадайте, что же это? (нефть)
Постановка темы урока
Природные источники УВ –нефть, природный газ и каменный уголь. Тема, которую мы будем изучать сегодня на уроке, очень обширная, поэтому мы рассмотрим лишь её отдельные аспекты.
Постановка проблемы
Мне хотелось бы сегодня сформулировать цель урока в виде несколько вопросов, а именно:
Почему на протяжении веков люди стараются открыть месторождения нефти и газа, овладеть рынками их сбыта, нередко вступая в конфликты?
Почему запасы углеводородного сырья определяют экономический потенциал и мощь страны, а по уровню их переработки можно судить об уровне цивилизации общества?
Почему в нашей обыденной жизни мы тоже зависим от этой невзрачной на вид темной маслянистой жидкости?
Одним словом, почему природный газ и нефть так важны для человека, и среди полезных ископаемых нефть называют королевой, именуют её «чёрным золотом»?
5.ИНМ
Природный газ
Источником углеводородов является природный газ. Запасы природного газа на нашей планете велики. Что такое природный газ?
Природный газ представляет собой смесь газов, состав которой в значительной мере определяется месторождением. Однако в любом случае основным компонентом является метан, объёмная доля которого колеблется от 70 до 98%. Остальные компоненты – это этан, пропан, бутан, изобутан, неорганические газы (азот, углекислый и благородные газы). Чем больше относительная молекулярная масса углеводорода, тем меньше его содержание в природном газе.
Состав природного газа
CH4
С2H6
C3H8
C4H10
СО2, N2 и др. газы
80-95
0,5-4,0
0,2-1,5
0,1-1,0
2-13
Природный газ не имеет запаха, а известный всем запах "газа" – это запах этилмеркаптана, который специально добавляется в газ на городской газораспределительной станции (ГРС) для возможности определять утечку газа по запаху.
Теории происхождения природных источников углеводородов.
- Скажите, пожалуйста, как вы думаете, как образовались нефть, газы, каменный уголь?
Сообщение ученика
- Я хочу вам немного расширить представление об их происхождении.
Ответ на вопрос о происхождении каменного угля однозначен и дан еще М.В.Ломоносовым. Многочисленные образцы отпечатков не только листьев, но и целых стволов деревьев неоспоримо свидетельствуют о том, что уголь образовался из остатков древних растений. Существует много свидетельств в пользу органического происхождения природных источников углеводородов. Известно, что смесь газов, подобная по составу природному газу, образуется при разложении без доступа воздуха остатков растительных и останков животных организмов. Подходящие условия для этого создаются, например, на болотах. Пузыри болотного газа, который состоит в основном из метана, поднимаются на поверхность болота и шумно лопаются.
Но в то же время основной углеводород, составляющий природный газ, метан распространен не только на Земле. Он обнаружен в атмосфере других планет Солнечной системы: Сатурна, Юпитера, Урана и Нептуна, а также в облаках космической пыли и газа. Очевидно, что происхождение инопланетных углеводородов не связано с существованием жизни, стало быть, весьма возможно существование абиогенных углеводородов и на Земле. Об этом свидетельствует, например, выделение метана в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов.
Приверженцы двух гипотез, объясняющих возникновение источников углеводородов, - органической и неорганической - спорят уже почти полтора века. Предположение о неорганическом происхождении нефти выдвинул в 1876 г. Д.И.Менделеев. Он считал, что вода, попадающая в недра Земли по трещинам-разломам в земной коре, под действием высоких температур и давлений реагирует с карбидом железа, образуя углеводороды, которые поднимаются по трещинам породы, скапливаясь в пустотах-ловушках.
Сторонники биогенной теории происхождения нефти, основы которой в нашей стране заложили академики В.И.Вернадский и И.М.Губкин, объясняют эти геологические факты миграцией нефти из смежных осадочных пород. Согласно этой теории нефть образовалась из остатков наземной растительности, которые сносились реками в водоемы, и морского зоо- и фитопланктона. Один из существенных доводов в пользу этой точки зрения — наличие в составе нефти спор и пыльцы растений, а также азотсодержащих органических соединений порфиринов, весьма вероятно, ведущих свое происхождение из хлорофилла растений и гемоглобина животных.
История использования нефти
Нефть стала известна людям очень давно. Более 6000 лет назад шумерам, населявшим территорию между Тибром и Евфратом, был известен вязкий нефтяной битум. В то время нефть использовали как вяжущее и уплотняющее вещество в строительном деле для изготовления кирпича. Битумными мазями лечили чесотку и нарывы, а длительными «ваннами» в нефтяных лужах пытались избавиться от боли в суставах, при болезнях желудка жевали пилюли из нефтяного битума. Жидкую нефть использовали как горючее для светильников, для военных целей.
Нефть меряют баррелями. Один баррель составляет около 136 кг.
Нефть и война идут рядом уже не одно тысячелетие. Ещё задолго до н. э. древние греки взяли на вооружение нефть-сырец. Во время осады крепостей и во время морских сражений они забрасывали противника глиняными горшками с горящей нефтью. Поскольку нефть имеет свойство не гаснуть даже на поверхности воды, это оружие устрашало врага, его так и называли – «греческий огонь».
Так что же такое нефть?
Сырая нефть – маслянистая жидкость, легче воды, не растворяющаяся в ней, от светло-коричневого до черного цвета. У нее различен не только цвет, но и запах, а также вязкость.
Имеет ли нефть формулу? (Нет.) А почему?
По составу нефть – сложная смесь, главной частью которой являются предельные углеводороды, циклоалканы и ароматические углеводороды.
Нефть и продукты её переработки.
Важнейшие месторождения нефти в Российской Федерации (ученик показывает на карте)
Издавна использовали физический процесс при переработке нефти, основанный на том, что в ее составе УВ с разной температурой кипения. Сырую нефть очищают, освобождают от газа, воды, сернистых соединений, а далее используя разницу в температурах кипения УВ, ее разделяют на фракции.
Фракции – смесь углеводородов, кипящих в определенном температурном интервале.
Этот процесс проводят в ректификационной колонне, где нагретая нефть при охлаждении разделяется на отдельные компоненты.
Первичная переработка
Перегонка – разделение смеси на отдельные компоненты, или фракции. на основании различных температур кипения.
Бензин t0 кип. = 40-1000 С4С8
Лигроин t0 кип. = 80-1800 С5-С12
Керосин t0 кип. = 160-2500 С10-С15
Мазут t0 кип. = 350-5000 С20-С35
Смазочные масла 5000 С 35
Гудрон
Самостоятельная работа обучающихся с учебником и заполнение таблицы «Переработка нефти»:
Название фракции
Температура кипения, °С
Химический состав
Продукты переработки
Первичная переработка – физический процесс. Известно, что в Японии из 1 т нефти получают около 97% бензина, в США – около 80%, в России – 50-55%. Почему такие цифры? Что является остатком первичной переработки?
Мазут – это ценное сырье, но области его применения не широки или его вообще просто сжигают. Но мазут можно подвергать переработке. Для этого используют вторичную переработку не самой нефти, а мазута.
Мазут подвергают химической переработке, получая при этом дополнительные количества бензина. Этот процесс называют крекингом.
Крекинг – процесс термического расщепления углеводородов. Первая в мире крекинг-установка была предложена русскими инженерами Шуховым и Гавриловым в 1891 году.
С16Н34 → С8Н18 + С8Н16
гексадекан октан октен
Мазут, оставшийся в результате перегонки, представляет собой ценную смесь большого количества тяжелых углеводородов. Поэтому мазут подвергается дополнительной перегонки на вакуумной установке. Из него получают:
Соляровое масло дизельное топливо
Смазочные масла (веретенное, для смазки
цилиндровое, трансформаторное,
машинное и т.д.)
Парафин изготовление свечей, как изолятор, для
пропитки карандашей и спичек, в меди-
цине (парафинотерапия)
Вазелин косметика, медицина
Гудрон (асфальт) покрытие дорог
Для получения более качественного бензина проводят – риформинг – ароматизация, процесс превращения алканов и циклоалкановв ароматические УВ. Путем химической обработки нефти в настоящее время получают многочисленные органические вещества. Этим занимается нефтехимическая промышленность.
Сообщение учащегося
Заезжая на бензозаправку мы видим колонки с надписями марок бензина: А-78 (80), А-92, А-95. Что означают эти записи?
Буква А – автомобильный бензин. Цифра – «октановое число», т.е. детонационная устойчивость – это основная характеристика бензина, устойчивость бензина к сжатию в цилиндре внутреннего сгорания.
Низкая устойчивость – преждевременное воспламенение паров бензина, даже со взрывом. Поэтому наблюдаются такие явления в двигателе: резкий стук в цилиндре, затем резкий хлопок, похожий на взрыв.
Устойчивым к детонации является бензин, полученный каталитическим крекингом, поэтому его подвергают ароматизации, и прямой перегонке. Для качественной характеристики детонационной стойкости выработана октановая шкала (это эталон, а не реальный состав бензина).
Видеоролик (образцы продуктов нефтепереработки)
Экологические проблемы при добыче нефти
Как утечки нефти при её добыче и транспортировке влияют на состояние окружающей среды? Ежегодно происходят экологические катастрофы, причиной которых является использование людьми нефти в своей жизни. Как избежать загрязнения окружающей среды?
Попадание нефти в воду грозит огромной экологической катастрофой. Нефть образует на поверхности тонкую пленку, не пропускающую воздух, и это приводит к гибели обитателей водоемов. Кроме этого ежегодно от загрязнений нефтью гибнет около миллиона птиц. Потому, что нефть снижает защитную функцию оперенья (перья намокают и птица тонет), а также очистка перьев требует от птицы больших затрат энергии (это приводит к переохлаждению).
Предпринимались попытки бороться с разлившейся нефтью путем разбрызгивания над морем с самолетов огромных количеств нефтесвязывающих химических веществ. В лучшем случае в итоге с поверхности моря исчезала большая часть «черной чумы». Но уже давно стало ясно, что эти химические средства уничтожения нефти вряд ли менее опасны для биоценозов моря, чем сама нефть.
Попутный нефтяной газ растворён в нефти или находится над ней, образуя своеобразную «газовую шапку». В процессе добычи нефти его отделяют и используют в качестве топлива или химического сырья. В попутном газе содержится значительно меньше метана и больше его гомологов, чем в природном газа. Для практических целей попутный газ разделяют на фракции: газовый бензин (смесь пентана, гексана и других алканов), пропан-бутановая фракция (смесь пропана и бутана) и сухой газ (сходен по составу с природным).
При использовании нефти, природного газа, угля в качестве топлива приводит к повышению концентрации углекислого газа в атмосфере, что является причиной глобальной экологической проблемой «парниковый эффект». В чем суть этой проблемы?
Парниковый эффект – это повышение температуры поверхности земли по причине нагрева нижних слоев атмосферы скоплением парниковых газов. В результате температура воздуха больше, чем должна быть, а это приводит к таким необратимым последствиям, как климатические изменения и глобальное потепление.
Чтоб избежать этой проблемы необходимо заменить ископаемое топливо другими источниками энергии (энергия ветра, солнца, воды).
Закрепление изученного
Итак ребята, вернемся к поставленным нами в начале урока вопросам и ответим на них.
Почему на протяжении веков люди стараются открыть месторождения нефти и газа, овладеть рынками их сбыта, нередко вступая в конфликты?
Почему запасы углеводородного сырья определяют экономический потенциал и мощь страны, а по уровню их переработки можно судить об уровне цивилизации общества?
Почему в нашей обыденной жизни мы тоже зависим от этой невзрачной на вид темной маслянистой жидкости?
Обьясните высказывание Д.И. Менделеева «Нефть – не топливо, топить можно и ассигнациями»
Топить печь можно и ассигнациями - об этом в свое время говорил Менделеев, имея в виду необходимость бережного отношения к углеводородным источникам энергии. Великий русский химик Дмитрий Менделеев одним из первых в России понял, что нефть — это невосполнимый источник минерального сырья. «Нефть — не топливо, топить можно и ассигнациями» , — писал он в обращении ко всем
Рефлексия
Выполнение теста.
1. Основной компонент природного газа: а) этан; б) бутан; в) метан.
2. Экономически и экологически выгодное топливо:
а) каменный уголь; б) природный газ; в) торф.
3. Перегонка нефти основана:
а) на разных температурах кипения составляющих компонентов;
б) на разности плотности составляющих компонентов;
в) на различной растворимости составляющих компонентов.
4. Переработка нефтепродуктов с целью получения углеводородов с меньшей молекулярной массой называется: а) разложение; б) крекинг.
5. Из предложенных продуктов переработки выберите те, которые получаются при перегонке нефти: А) бензин Б) коксовый газ В) керосин Г) кокс Д) лигроин Е) красители Ж) газойль З) минеральные масла И) бензол и его гомологи К) мазут
Карта оценки полезности урока
Что Вам удалось запомнить в процессе урока?
Что из материалов урока Вам показалось интересным?
Что из материалов урока Вам показалось новым?
Пригодятся ли Вам полученные знания в дальнейшей жизни?
Остались ли у Вас вопросы к учителю, нерешенные проблемы?
Домашнее задание (Составить схему по переработке каменного угля)
