Урок химии в 11 классе

по теме "Нефть и нефтепродукты"

Учители химии: Онласын Ж.О.

Цели и задачи урока

1. Познакомить учащихся с нефтью, с гипотезами ее происхождения,  составом и свойствами;

2. Расширить представления о природных источниках нефтехимического сырья, и экологических проблемах, связанных с добычей и транспортировкой нефти.

        3. Доказать, что нефть – ценный источник углеводородов.

Оборудование:  мультимедийное оборудование.

 План урока:

1. Организационный момент

2. Актуализация знаний учащихся

3. Изучение нового материала

4. Физминутка

5. Закрепление и подведение итогов урока

6. Домашнее задание и оценивание учащихся

Ход урока

1. Организационный момент

«Винегрет» – вопросы из разных областей знаний, например:

- За сколькими зайцами нельзя угнаться? (За двумя.)

- Какая нога собаке ни к чему? (Пятая.)

- Золотое колесо в синем небе? (Солнце.)

- Сколько элементов в периодической системе? (109)

- Назовите элементы с первой валентностью. (натрий, калий, водород, фтор, хлор и т.д..)

- Какой сегодня день? (пятница , 18 декабря.)

- Записываем в тетради: 18 декабря . Классная работа. Тема: Нефть и нефтепродукты.

2. Актуализация знаний учащихся:

Опрос учащихся по теме: Природный и попутный нефтяные газы.

1. Беседа по вопросам:

Что представляет собой природный газ?

Природные газы - это находящиеся в свободном состоянии или в связанном виде газы атмосферы, поверхности или недр Земли, и даже газы, находящиеся в водах мирового океана. Зачастую природные газы - это результат геологической или биологической деятельности,  это газы «текущего момента», то есть производимые и выделяемые в настоящий момент времени (вулканические - при извержении вулкана, биохимические - при деятельности бактерий-сапрофитов, разлагающих  белковые останки и тд)

Особенности природного газа.

1. Основная составная часть природного газа? (метан).

2. Кроме метана, в природном газе присутствуют? (этан, пропан, бутан).

3. Обычно чем выше молекулярная масса углеводорода, тем? (меньше его содержится в природном газе).

4. Состав природного газа различных месторождений неодинаков. Средний состав его (в процентах по объему?( а) СН₄ – 80–97; б) С₂Н₆ – 0,5–4,0; в) С₃Н₈ – 0,2–1,5).

5. В качестве горючего природный газ имеет большие преимущества перед? (твердым и жидким топливом).

6. Теплота сгорания природного газа значительно выше, что происходит при сжигании? (он не оставляет золы).

7. Природный газ широко используется?(на тепловых электростанциях, в заводских котельных установках, различных промышленных печах).

Способы применения природного газа

8. Сжигание природного газа в доменных печах позволяет? (сократить расход кокса, снизить содержание серы в чугуне и значительно повысить производительность печи).

9. В настоящее время он начинает применяться в автотранспорте (в баллонах под высоким давлением), для чего? (чтобы сэкономить бензин, снижать износ двигателя и благодаря более полному сгоранию топлива сохранять чистоту воздушного бассейна).

10. Из метана получают? (водород, ацетилен, сажу).

Что представляет собой попутный газ?

Попутный нефтяной газ - это тоже своего рода природный газ, но он растворен в нефти или находится в «шапке» нефтяных месторождений. То есть это когда-то сформировавшийся газ, оставшийся в  стабильном состоянии до момента нефтедобычи. Как правило сам по себе он в окружающую среду  не выделяется, изменению не подвергается и не взаимодействует с обитателями биоценозов. 

Попутный нефтяной газ (особенности):

11) где находится попутный нефтяной газ? (находится в залежах вместе с нефтью – он растворен в ней и находится над нефтью, образуя газовую «шапку»).

Способы применения попутного нефтяного газа.

1. Прежде попутный газ не находил применения и тут же на промысле сжигался.

2. В настоящее время его все в большей степени улавливают, так как он, как и природный газ, представляет собой хорошее топливо и ценное химическое сырье.

12. Возможности использования попутного газа даже значительно шире, чем природного; наряду с метаном в нем содержатся значительные количества других углеводородов каких? (этана, пропана, бутана, пентана).

В чем отличия природного нефтяного газа от попутного нефтяного газа?

Природный газ - это метан и этан (в основном), в попутном нефтяном - значительно меньше метана и этана, весомая доля пропанов, бутанов, паров тяжелых углеводородов, неуглеводородных компонентов ( гелий, азот, аргон, сероводород, маркаптаны и пр)Еще одним из основных различий является фактор  вредности. Природный газ в принципе безопасен для экологии- к тому же его активно используют в быту (все наши  кухонные плиты работают на этом топливе). А вот попутный раз  перерабатывать замучаешься (во всяким случае в наше стране, с менталитетом "проще выбросить, чем пристроить в хорошие руки"), потому большая его часть просто-напросто сжигается на факельных установках и вред природе наносится колоссальный.  

Карточки :

1. Напишите структурные формулы всех алканов с пятью атомами углерода в главной цепи, плотность паров которых по водороду равна 50. Назовите их по систематической но­менклатуре.

Решение. Молярная масса алканов равна: M(C_nH_2n+2) = 2*50 = 100 г/моль, откуда n = 7. Из 7 атомов углерода 5 составляют главную цепь, а два входят в состав заместителей: двух групп -СН₃ или одной группы -С₂Н₅. Две группы -СН₃ могут находиться в следующих положениях при главной цепи: 2,2-: 2,3-: 2,4-; 3.3-.

    2.2-диметилпентан                   2.3-диметилпентан

2.4-диметилпентан                          3.3-диметилпентан

Одна группа -С₂Н₅ может находиться только в положении 3. В противных случаях она войдет в состав главной цепи, и длина последней будет превышать пять атомов углерода:

3-этилпентан

  Ответ. 5 изомеров состава С₇Н₁₆.

2. Осуществить цепочку превращения. Определить тип каждой реакции. (выполняет один ученик у доски).

Циклопропан —> 1-бромпропан —> гексан —> бензол —> циклогексан

2. Решение задач на вывод формул углеводородов (на партах лежат карточки с задачами, разные для всех учащихся)

3. Изучение нового материала

3.1 История открытия нефти (сообщение учащихся)

3.2 Состав нефти

3.3 Добыча и транспортировка нефти в Казахстане (сообщение учащихся)

3.4 Нефтепродукты

3.5 Применение и влияние нефти и продуктов ее переработки на экологию

Подведение к теме

На столе находятся продукция: крем, губная помада, краски, асфальт, гудрон, лекарство, продукты питания, косметика, моющие средства, ядохимикаты, топливо.

Что же общего между этими веществами?

На этот вопрос вы сможете ответить, вспомнив сочетание: Черное золото.

Сегодня перед нами стоит задача познакомиться с нефтью, её составом, свойствами и способами переработки. В ходе нашего урока хотелось бы также получить ответы на важные в наше время вопросы, связанные с экологической защитой окружающего мира.

Слайд №4.  Нефть очень важна для человека, и среди полезных ископаемых нефть называют «королевой энергетики», именуют её «чёрным золотом».

Слайд №5.  И сегодня на уроке речь пойдет о «Черном золоте», т.е. Нефти.

3.1 История открытия нефти: Сообщение (сообщение учащихся). 

  Нефть известна человечеству с давних времен. Как показали археологические раскопки, на берегу Евфрата она добывалась 6-7 тыс. лет до н. э.  Нефть использовалась  для освещения жилищ, добавлялась в состав  для бальзамирования трупов.

В Китае бурение было известно ещё в XVIII в. до нашей эры. Для ее добычи строились нефтяные колодцы. Китайцы употребляли нефть для освещения, как лекарство и в военных целях. Китайские воины из “огненных повозок” бросали горшки с горящей нефтью в ряды врагов.

В VII веке н. э. Византийцы создали так называемый “греческий огонь”. В одном из многочисленных рецептов, которые греки хранили в глубочайшей тайне, написано "Возьми чистую серу, нефть, винный камень, смолу, поваренную соль, деревянное масло; хорошенько провари все вместе, пропитай этим составом паклю и подожги. Такой огонь можно погасить только песком или винным уксусом". В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц. В ХV веке в Париже появились первые асфальтированные улицы. Главное, нефть стали использовать для керосиновых ламп, для заделывания щелей и смоления судов

Несмотря на то, что, начиная с 18 века, предпринимались отдельные попытки очищать нефть, она использовалась почти до 2-ой половины 19 века в натуральном виде. В  этот период  в связи с ростом промышленности и появлением паровых машин стал возрастать спрос на нефть как источник смазочных веществ. Это привело к бурному развитию добычи нефти и способов ее переработки.

Первые нефтяные компании перевозили нефть в винных бочках, баррелях, вместимостью 48 галлонов или 180 литров. Потом стали наливать по 42 галлона, или 159 литров. В коммерции баррель (42 галлона) до сих пор служит для измерения количества нефти.

Происхождение нефти

Происхождение нефти является одной из тайн природы. Спор об этом относится к числу “великих геологических споров”, еще не завершенных.

Существует 2 теории происхождения нефти: неорганическая теория и органическая теория.

Предложение 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.

Основы биогенной теории происхождения нефти в нашей стране заложили академики В.И. Вернадский и И. М. Губкин. Согласно этой теории нефть образовалась из остатков наземной растительности, которые сносились реками в водоёмы, 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, вероятно, ведущих своё происхождение из хлорофилла растений и гемоглобина животных.

Вопрос о происхождении нефти имеет не только теоретическое значение. Он прямо связан с проблемой исчерпаемости ресурсов природных источников углеводородов. Согласно биогенной теории запасы нефти образовались в ранние геологические эпохи, и сейчас, сжигая углеводородное топливо, человечество необратимо тратит ту энергию, которую запасли доисторическое живые организмы. Если же нефть постоянно образуется в глубинах Земли, то бурение глубоких скважин позволит найти практически неисчерпаемые запасы. Окончательное решение этого вопроса учёным ещё предстоит найти, хотя на сегодняшний день все-таки наиболее доказанной считается теория биогенного происхождения нефти.

3.2 Состав нефти и физические свойства

Нефть представляет собой маслянистую вязкую жидкость, обычно, тёмного цвета со своеобразным запахом. Нефть не растворяется в воде, но может растворяться в органических растворителях. В воде нефть не тонет, потому что её плотность меньше, чем плотность воды. В зависимости от месторождения, она составляет 0,73 — 0,98 г/мл.

Многочисленными химическими анализами установлено, что нефть состоит главным образом из углерода и водорода – соответственно 79,5–87,5 и 11,0–14,5% от массы (рис. 8.3). Кроме них, в нефтях присутствуют еще три элемента – сера, кислород и азот. Их общее количество обычно составляет 0,5–8%. В очень незначительных концентрациях в нефтях встречаются металлы – ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, калий, натрий, цинк, кальций, серебро, галлий и др., а также бор, мышьяк, йод. Общее содержание металлов в нефти редко превышает 0,02–0,03% от ее массы.

3.3 Добыча и транспортировка нефти в Казахстане (сообщение учащихся)

Залежи нефти обнаружены на каждом континенте и на дне мирового океана, но основные ее запасы сосредоточены в нескольких районах. Так, на Ближнем Востоке находится 65% мировых запасов нефти, причем львиная доля здесь принадлежит Саудовской Аравии.

Казахстан занимает 13-е место в мире по объёму разведанных запасов нефти, который составляет 2,8 млрд. тонн. В 1899 году, началась добыча нефти в Казахстане. Первый фонтан нефти забил из скважин Карашунгула на Эмбинском месторожде¬нии. В настоящее время На сегодняшний день в Казахстане действует более 160 месторождений нефти и ещё 60 находятся на стадии разработки. Основным нефтеносным районом является Западный Казахстан. В бассейне реки Эмбы расположен нефтеносный район с нефтепромыслами Макат, Доссор и другими. Мангыстау называют полуостровом сокровищ, здесь обнаружены огромные запасы нефти. Наиболее известные месторождения — Жетыбай, Узень, Тасболат, Теньге и другие. В Атырауской области — Каражамбас и Каламкас, Тенгиз. Немалая доля всех ныне известных нефтяных богатств Казахстана находится в Актюбинской области. Самое крупное на территории области нефтегазовое месторождение Жанажол занимает 4-е место в республике по количеству добываемой нефти. А знаете ли вы, что нефтеразведочные работы в Актюбинской области были организованы ещё в конце 19-го века сыновьями известного шведского предпринимателя — иммигранта Эммануила Нобеля — Робертом и Людвигом Нобелями и в 1914 году в районе Эмбы были открыты месторождения Жуса и Мортык. Благодаря таким крупным месторождениям как Жанажол и Кенкияк, Актюбинская область занимает одно из ведущих мест в экономике Казахстана.

3.4 Нефтепродукты

Нефтепродукты

Если от сырой нефти отделить воду и примеси, то получим товарную нефть. Однако ее нельзя использовать ни в качестве топлива, ни в качестве сырья для химических процессов.

Она должна быть переработана. В результате переработки нефти получают:

1. Бензин — используется как топливо для автомобилей.
2. Лигроин — его используют для изготовления пластмасс, получения автомобильного топлива и другое.
3. Керосин — идёт на авиационное топливо.
4. Газойль — идёт на дизельное топливо. Смесь керосина и газойля называют дизельным топливом.
5. Мазут — применяется для получения смазочных масел, парафина.
6. Гудрон — твердый остаток после переработки нефти — в качестве асфальта используется для покрытия дорог.
7. Фракции нефти используются не только как топливо, но и как ценное сырьё нефтехимической промышленности.

В какой степени промышленно-развитые страны зависят от нефти? Они просто не смогут обойтись без неё! Только подумайте о топливе, смазочных маслах, парафине, битуме, а также о том, что делается из нефтепродуктов: самолётах, автомобилях, кораблях, пластмассах, моющих средствах, красках, кроссовках, одежде, аспирине, косметике, дисках, компьютерах, телефонах и многих других вещах. Ежедневно люди используют около 5 тысяч продуктов, сделанных из нефтепродуктов. Не все знают, что от нефти зависят продовольственные запасы всего мира, начиная с производства удобрений и заканчивая перевозкой урожая.

(демонстрация образцов нефтепродуктов)

3.5 Применение и влияние нефти и продуктов ее переработки на экологию

Загрязнение окружающей среды при добыче и переработке нефти.

Варварское отношение к природе при освоении нефтяных место¬рождений проявляется повсеместно. По различным причинам при добыче и транспорте «черного золота» часть сырья выливается на земную поверхность и в водоемы. Нефть — загрязнитель природной среды. В Мировой океан из различных источников ежегодно поступает 5-10 миллионов тонн нефти и продуктов ее переработки. Тонна нефти загрязняет 12 км2 поверхности океана. На 1 га морской поверхности может погибнуть более 100 млн. личинок рыб, если имеется нефтяная пленка. Чтобы ее полу¬чить, достаточно вылить 1 л нефти.

Космические снимки показывают, что уже около 1/3 всей поверхности Мирового океана покрыто маслянистой пленкой, которая снижает испарение, угнетает развитие планктона, ограничивает взаимодействие Океана с атмосферой.

Встает вопрос: что делать с этими «черными океана¬ми»? Как спасти их обитателей от гибели?

Шведские и английские специалисты для очистки морских вод от нефти предлагают использовать старые газеты, куски обертки, обрезки с бумажных фабрик. Все это измельчается на тонкие полосы длиной 3 мм. Брошенные на воду, они способны впитать в себя 28-кратное количество нефти по сравнению с собственной массой.

Однако, было установлено, что некоторые жители морей вовсе не страдают от нефтяного загрязнения. В Каспии, например, живет моллюск — кардиум. Это крошечное существо, получившее свое название за сердцевидную форму раковинки, играет важную роль в очистке морской воды, добывая себе таким образом и пищу, и кисло¬род для дыхания.

Одним из наиболее перспективных путей ограждения среды от загрязнения является создание комплексной автоматизации процессов добычи и хранения нефти, создание надёжных нефтепроводов, исключающих возможность утечки нефти.

Итак, можно сказать, что нефть — это друг, с которым надо держать ухо востро. Небрежное обращение с «черным золотом» может обер¬нуться большой бедой. Использование нефти и нефтепродуктов должно быть весьма аккуратным, продуманным и дозированным. Нефть требует к себе внимательного отношения. Это необходимо помнить не только каждому нефтянику, но и всем, кто имеет дело с продуктами нефтехимии.

Пути борьбы с загрязнениями

Применение нефти: топливо для авиации, автомобилей, дизелей, нагревательных систем,

смазочные масла, косметология, народное хозяйство, и т.д.

4. Физминутка

5. Закрепление и подведение итогов урока

Выполнение теста

1 вариант

1. Природная смесь углеводородов, в основном алканов линейного и разветвленного строения, содержащих в молекуле от 5 и более атомов углерода, с другими органическими соединениями, прежде всего полиароматическими углеводородами:

   1. арены;

   2. бензол;

   3. нефть;

   4. метан.

2. Цвет нефти:

   1. черный;

   2. темно-коричневый;

   3. бурая;

   4. она может быть всеми перечисленными цветами.

3. Как нефть проявляет себя во взаимодействии с водой:

   1. растворима;

   2. нерастворима;

   3. малорастворима;

   4. выпадает в осадок.

4. Какое влияние оказывает нефть на микроорганизмы:

   1. она никак не влияет;

   2. Пагубно, вплоть до гибели;

   3. Положительно;

   4. в одном случае положительно, в другом отрицательно.

5. Какие из перечисленных ниже организмов могут использовать нефть в качестве пищи:

   1. человек;

   2. растение, они используют нефть для фотосинтеза;

   3.  животные;

   4. некоторые виды бактерий.

6. Температура кипения нефти:

   1. 100°С;

   2. 260°С;

   3. не имеет постоянной температуры кипения;

   4. 473°С.

7. Физический способ разделения смеси компонентов, основанный на различии их температур кипения:

   1. Фракционная перегонка;

   2. ректификация;

   3. способ кипячения;

   4. правильные ответы а и б.

2 вариант

8. Специальные установки для физического разделения компонентов нефти:

   1. ректификационные колонны;

   2. фракционные колонны;

   3.  реакционные столбы;

   4. все варианты ответы верны.

9.  Топливом являются:

   1.  бензин;

   2.  керосин и дизель;

   3.  мазут и керосин;

   4.  бензин, керосин, дизель и мазут.

10.  Сырье для производства химических реактивов:

    1.  лигроин;

    2.  керосин;

    3. бензин;

    4. никотин.

11. Топливо для электростанций, кораблей; сырье для производства масел:

    1. лигроин;

    2. никотин;

    3. мазут;

    4. бензин

12. Смесь низкомолекулярных углеводородов:

    1. ректификационные газы;

    2. бензин;

    3. лигроин;

    4. керосин.

13. Углеводороды состава отС5Н12 до С11Н24:

    1. ректификационные газы;

    2. бензин;

    3. лигроин;

    4. керосин.

14. Углеводороды состава от С8Н18 до С14Н30:

    1. ректификационные газы;

    2. бензин;

    3. лигроин;

    4. керосин.

3 вариант

15. Углеводороды состава от С13Н28 до С19Н36:

    1. ректификационные газы;

    2. бензин;

    3. лигроин;

    4. керосин.

16. Легкоплавкие смеси твердых углеводородов:

    1. соляровое масло;

    2. вазелин и парафин;

    3. смазочные масла;

    4. битум.

17. Битум и асфальт получают из:

    1. из мазута;

    2. из смеси парафинов;

    3. из солярового масла;

    4. из смазочного масла.

18. Бензин получаю из:

    1. из газолиновой фракции;

    2. из лигроиновой фракции;

    3. из керосиновой фракции;

    4. из дизельного топлива.

19.  Петролейный эфир получают из:

    1. из лигроиновой фракции;

    2. из газолиновой фракции;

    3. из керосиновой фракции;

    4. из дизельного топлива.

20. Смазочные масла получают из:

    1. из керосиновой фракции;

    2. из лигроиновой фракции;

    3. из дизельного топлива;

    4. из мазута.

21. В ректификационных колоннах осуществляют:

    1. фракционную перегонку;

    2. ректификацию;

    3. крекинг;

    4. очистку.

4 вариант

22. Очистку нефти делают для:

    1. увеличения концентрации нефтепродуктов;

    2. увеличения выхода бензина;

    3. удаления механических примесей;

    4. извлечения мазута.

23. Перед подачей в ректификационную колонну нефть подогревают до температуры:

    1. 40-200°С;

    2. 320-350°С;

    3. 150-250°С;

    4. 180-300°С

24. Бензиновая фракция отделяется при температуре:

    1. 40-200°С;

    2. 320-350°С;

    3. 150-250°С;

    4. 180-300°С.

25. Лигроиновая фракция отделяется при температуре:

    1. 40-200°С;

    2. 320-350°С;

    3. 150-250°С;

    4. 180-300°С

26. Керосиновая фракция отделяется при температуре:

    1. 40-200°С;

    2. 320-350°С;

    3. 150-250°С;

    4. 180-300°С.

27. битум отделяется при температуре:

    1. 40-200°С;

    2. 320-350°С;

    3. 150-250°С;

    4. 180-300°С.

    5. правильного ответа нет

28. Октановое число показывает:

    1. содержание бензина в нефтепродукте;

    2. детонационную устойчивость;

    3. способ получения нефтепродукта;

    4. температуру воспламенения.

29. В качестве эталона для определения октанового числа в

    1. Н-гептан;

    2. Изооктан;

    3. керосин;

    4. асфальт.

30. Полиароматические углеводороды входят в состав:

    1. ректификационных газов;

    2. бензинов;

    3. дизельного топлива;

    4. мазута.

Правильные ответы:

1.

Благодарю учащихся за плодотворную работу!
Сегодня мы выяснили, что углеводороды — наши незаменимые помощники. Они определяют экономический потенциал и мощь отдельных стран, они дают жизнь несметной армаде автомобилей, тракторов, самолетов, ракет. Они являются источниками энергии и химического сырья. Нефть называют «черным золотом», но такое сравнение снижает ее истинную ценность. Без золота можно прожить: в промышленности или приборостроении его можно заменить другими металлами. А без нефти в настоящее время не обходится ни одна страна. Нефть — одно из достояний Земли. Американский учёный Ральф Лэпп пишет: «Я считаю варварством сжигание уникального наследия Земли — углеводородов — в форме нефти и природного газа. Сжигание этих молекулярных структур только для получения тепла следует считать преступлением». Широко известна фраза Д. И. Менделеева «Топить печь нефтью всё равно, что топить её ассигнациями». Не будет преувеличения, если скажем, что современная цивилизация основана на нефти. Человеку есть над чем задуматься. Мы должны сохранить нашу планету Земля во всей ее красе и в то же время не закрыть кладовую ее ресурсов.

1. Домашнее задание и оценивание учащихся

Оценки учащимся ставятся по результатам проверки оценочных листов (Приложение 1).

Домашнее задание: 2.17 стр. 142 упр. 14,15.

Оценочный лист

Ф.И. :

1. Решение задачи на вывод формул:

2. Ответы тестов для закрепления:

3. Решение задач по карточкам( если была выдана карточка):

4. Указать число полученных смайликов:

1. Напишите структурные формулы всех алканов с пятью атомами углерода в главной цепи, плотность паров которых по водороду равна 50. Назовите их по систематической но­менклатуре.

2. Осуществить цепочку превращения. Определить тип каждой реакции. (выполняет один ученик у доски).

Циклопропан —> 1-бромпропан —> гексан —> бензол —> циклогексан