Тема урока «природные источники углеводородов. Природный и попутный нефтяные газы. Нефть. Каменный уголь»

по дисциплине: химия

Малыхина Ольга Григорьевна,

ГПОУ «Донецкий профессиональный

горный лицей»,

преподаватель химии 2 категории

Цели урока:

Образовательная: обобщить и систематизировать знания обучающихся, углубить и расширить представление о природных источниках углеводородов: природном и попутном нефтяных газах, нефти, каменном угле; выяснить направления охраны среды от загрязнений во время переработки углеводородного сырья и использование продуктов её переработки.

Воспитательная: позволить обучающимся повысить свой общекультурный уровень, совершенствовать экологическое воспитание, воспитывать бережное отношение к природе. Вызвать у учащихся живой отклик на проблемы охраны природы, вызванные неразумной разработкой месторождений нефти, газа, угля и их переработкой.

Развивающая: развивать познавательный интерес, логический «химический» стиль мышления путём постановки проблемных вопросов и осуществления межпредметных связей: с географией, историей, физикой, информатикой, астрономией.

Тип урока: комбинированный.

Формы проведения: фронтальная, групповая, коллективная.

Методы обучения:

- активные: объяснительно – иллюстративный, эвристическая беседа в сочетании с иллюстрациями и демонстрациями;

- интерактивные: КП, проектор;

- практические: демонстрация материалов (образцы нефти, угля и продуктов её переработки).

Оборудование: интерактивная доска, мультимедийный проектор, компьютер, раздаточный материал, демонстрационный материал – коллекции «Продукты переработки нефти» и «Каменный уголь».

План урока:

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания.

3. Изучение нового материала:

3.1. Природный, попутный нефтяной газ;

3.2. Нефть;

3.3. Каменный уголь;

3.4. Методы предотвращения окружающей среды.

4. Закрепление знаний.

5. Подведение итогов урока.

6. Домашнее задание.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания (фронтальный опрос).

Какой важный раздел химии мы начали изучать на прошлом уроке? Какое значение имеет органическая химия в жизни общества?

Что такое углеводороды?

В виде каких полезных ископаемых углеводороды встречаются в природе?

Подготовка к восприятию темы (выявление цели). Беседа с учащимися: На кухне у мамы помощник отличный, он синим цветком расцветает от спичек (природный газ).

В глубокой древности славяне называли это вещество ропанкой, греки – петролеумом. Считается, что современное название родилось от арабского «нафта» - вытекать. Это вещество часто называют «чёрным золотом». О каком веществе идёт речь? (нефть).

О каких веществах мы сегодня познакомимся? (О природном газе, нефти, каменном угле).

Тема нашего урока:«Природные источники углеводородов. Природный и попутный нефтяной газы. Каменный уголь».

3. Изучение нового материала.

Учитель: Почему на протяжении веков люди стараются открыть месторождения нефти, газа, угля,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?

Чтобы ответить на эти вопросы, мы проведём метод «Совместный проект». Поэтому внимательно смотрите, слушайте и записывайте тезисы.

Обучающиеся объединяются в группы. Каждая группа получает задание и отвечает на вопросы с презентацией (показ слайдов).

Задание группам:

3.1. Природный и попутный нефтяной газ;

3.2. Нефть;

3.3. Каменный уголь;

3.4. Методы предотвращения загрязнения окружающей среды.

Выступление группы № 1.

3.1. Природный и попутный нефтяной газ (показ слайдов №2-6).

Запасы природного газа на нашей планете велики.

Как образуется природный газ? Почему его называют «болотным» газом? «Болотный» газ, он же рудничный (метан, пропан, бутан) образуется в больших количествах на дне водоёмов. Огромное количество газа образуется под землёй: горючий газ заполняет трещины пустоты, каменноугольных пластов.

Что такое природный газ?

Природный газ представляет смесь газов, состав которой в значительной мере определяется месторождением. Основным компонентом является метан, объёмная доля которого колеблется от 70 до 98%.Остальные компоненты – это этан, пропан, бутан, изобутан, неорганические газы (азот, углекислый газ и благородные газы). Метан СН₄не только земное, но и космическое вещество, которое содержится в атмосфере Сатурна и Юпитера, а в твёрдом виде он обнаружен на Уране и Нептуне.

Имеет ли природный газ запах? Природный газ не имеет запаха, а известный всем запах «газа» – это запах этилмеркаптана, который специально добавляют в газ на городской газораспределительной станции (ГРС) для возможности определять утечку газа по запаху.

Попутный нефтяной газ растворён в нефти или находится под 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,чем в природном газе. 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).

Как используется природный газ? (Источник энергии (топливо). Его отличают полное сгорание без дыма и копоти; отсутствие злы после сгорания; лёгкость розжига и регулирование процесса розжига).

Метан, содержащийся в нём представляет немалую ценность. При неполном сгорании его образуется водород, оксид углерода, ацетилен, а из них получают органические соединения- альдегиды, спирты, уксусную кислоту, аммиак. Главный источник промышленного получения водорода. Углеводороды, содержащиеся в нём превращают в этилен и пропилен – важнейшее сырьё для производства пластических масс.

Важнейшие месторождения природного газа: Западная Сибирь (Уренгой, Заполярье); Волго – Уральский бассейн (Сургут, Оренбург).

Преимущества природного газа перед другими видами топлива (Самый дешёвый вид топлива; обладает высокой тепловой способностью; транспортируется по газопроводам; экологически чистый).

Выступление группы №2.

3.2. Нефть (показ слайдов № 7-12).

Какова история происхождения нефти?

Залежи нефти находятся в недрах Земли на разной глубине. О происхождении нефти учёные утверждают, что это «планктон древних морей», образовавшийся из растительных и животных остатков в течении долгих веков под действием микроорганизмов без доступа воздуха при повышенной температуре и давлении.

Нефть стала известна людям очень давно. Более 6000 лет назад шумерам, населяющим территорию между Тигром 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 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.

Древние греки, римляне, китайцы использовали нефть для военных целей. Арабы в 1 веке до нашей эры имели установки для перегонки нефти. До середины 19 века нефть добывали примитивным способом – вручную. Её черпали из неглубоких колодцев. Первая буровая скважина начала работать в Ухте в 1855 году (в Америке позднее). В начале 60-годов 19 века перешли к механическому способу добывания нефти и начали подвергать её разгонке. Главным продуктом был керосин, который применяли в керосиновых лампах. Бензин из-за опасности обращения выбрасывали (сливали в овраги). Через 20 лет было установлено, что из нефти можно получать ароматические углеводороды.

Нефть и война идут рядом уже не одно тысячелетие. Ещё задолго до нашей эры 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».

Что такое нефть? Каков состав нефти?

Сырая нефть – маслянистая жидкость, легче воды, не растворяющая в ней, от светло – коричневого до чёрного цвета У неё различен не только цвет, но и запах, а также и вязкость. Важнейшие нефтяные месторождения: Западная Сибирь, Башкирия, Урал, Азербайджан.

Имеет ли нефть формулу? (Нет). А почему?

По составу нефть – сложная смесь, главной частью которой являются предельные углеводороды, циклоалканы, ароматические углеводороды. Например: грозненская нефть – содержит предельные углеводороды; уральская нефть – содержит ароматические углеводороды; башкирская нефть – богата циклоалканами.

Нефть меряют баррелями. Один баррель составляет около 136 кг.

Каковы существуют способы переработки нефти?

1) Прямая перегонка – это физический процесс переработки нети, основанный на том, что в её составе углеводороды с разной температурой кипения. Сырую нефть очищают, освобождают от газа, воды, сернистых соединений её разделяют их на фракции. Многократную перегонку нефти называют ректификацией. Её осуществляют в ректификационных колоннах, где нагретая нефть при охлаждении разделяется на отдельные компоненты.

Фракции – смесь углеводородов, кипящих в определённом температурном интервале.

2) Крекинг – процесс термического и каталитического расщепления углеводородов. Первая в мире крекинг – установка была предложена русскими инженерами Шуховым и Гавриловым в 1891году.

Термический крекинг нефти происходит путём расщепления молекул углеводородов при температуре (470 – 550 С). Каталитичекий крекинг нефти протекает расщеплением молекул углеводородов в присутствии катализаторов и при более низкой температуре (450 – 500 C).

3) Пиролиз – разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре (700 С).

Демонстрация коллекции «Продукты переработки нефти».

Самостоятельная работа обучающихся с учебником и заполнение таблицы «Переработка нефти»:

Таблица № 1

Переработка нефти

Название фракций	Температура Кипения, С	Химический состав	Продукты переработки
Газовая	Менее 40С^о	Метан, пропан, бутан	Газообразное топливо
Газолиновая (бензин)	40 - 200	С₅Н₁₂ до С₁₁Н₂₄	Бензин, газолин
Лигроиновая	150 - 250	С₈Н₁₈ до С₁₄ Н₃₀	Лигроин
Керосиновая	180 -300	С ₁₂Н ₂₆ до С ₁₈Н₃₈	Керосин
Дизельное топливо	200 -360	С₁₃ Н ₂₈ до С ₁₉Н₃₆	Дизельное топливо
Мазут		С ₁₅Н₃₂ до С ₅₀Н₁₀₂	Соляровое масло, смазочные масла, вазелин, парафин, гудрон, битум

Какие виды бензина существуют?

Бензин бывает автомобильный, авиационный (летний и зимний).

Слово «бензин» – французского происхождения «bеnzine».

Бензин – это горючая смесь лёгких углеводородов с высокой температурой кипения, полученный в результате перегонки нефти. Плотность его равна 0,7г/см³, температура замерзания -72^оС. Бензин – основной вид топлива для двигателей внутреннего сгорания. Основным показателем качества бензина является детонационная стойкость. А что означают надписи марок бензина: А-92, А-95? Буква А – автомобильный бензин. Цифра – «октановое число, то есть детонационная устойчивость – это основная характеристика бензина к сжатию в цилиндре внутреннего сгорания.

А можно ли опытным путём определить качество бензина? Да, можно.

Лабораторный опыт: Нальём в пробирку немного воды 0,5мл, затем йодной настойки и прильём бензин, встряхнуть. Наблюдаем за окраской. Если окраска исчезнет, то перед нами бензин низкой марки (А – 80). Если йод окрасил верхний слой, то перед нами бензин высокой марки (А – 92).

Выступление группы №3.

3.3. Каменный уголь (показ слайдов №13-18).

Каменный уголь образовался при разложении остатков древних растений 300 – 350 млн. лет назад. Уголь - это твёрдое горючее ископаемое органических соединений. В состав каменного угля входят свободный углерод (до 10%), органические вещества, содержащие водород, кислород, серу, азот, а также минеральные вещества. Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 до 95%. Уголь используется как топливо.

Коксование каменного угля – основной процесс его переработки разложения угля при высокой температуре без доступа воздуха (нагревание до 1000 С) на коксохимическом производстве.

Продукты коксования каменного угля и их назначение:

1) Кокс (применяют в металлургии железа для восстановления металлов и в производстве карбидов);

2) Каменноугольная смола. Из неё получают ароматические углеводороды – (бензол, фенол), лекарственные препараты (пиридин) взрывчатые вещества, синтетические красители;

3) Аммиачная вода. Из аммиачной воды извлекают аммиак и соли аммония и направляют на производство нитратных удобрений;

4) Коксовый газ используется как топливо в промышленности, а также как химическое сырё. Из него извлекают водород для различных синтезов.

Следовательно, каменный уголь – ценное химическое сырьё, которое выгоднее перерабатывать, чем сжигать.

Демонстрация коллекции «Каменный уголь».

Выступление группы № 4.

3.4. Методы предотвращения загрязнения окружающей среды (показ слайдов №19).

Какие экологические проблемы, связанные с природным газом?

Необходимо соблюдать строгие меры безопасности для предотвращения взрыва. В пласт под давлением закачивают воду, которая вытесняет метан.

Как утечки нефти при её добыче и транспортировке влияют на состояние окружающей среды? Ежегодно происходят экологические катастрофы, причиной которых является использование людьми нефти и в своей жизни. Как избежать загрязнения окружающей среды?

При добыче и переработки нефти большое значение приобретает охрана окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами. Причиной загрязнения могут различными – утечка нефти при перевозке различными видами транспорта, растекание тонким слоем по поверхности воды, нефтепродукты нарушают её газообмен с атмосферой, лишая растительные и животные микроорганизмы акватории нормальных условий жизнедеятельности. Для предупреждения подобных явлений принимают строгие безопасности. На нефтеперерабатывающих заводах строят очистные сооружения – пруды, в которых нефтепродукты разрушаются микроорганизмами.

Каким образом можно избавиться от вредных загрязнителей, образующихся в результате использования топлива и горючего?

1) Можно экономно использовать эти продукты, тем самым уменьшая количество вредных выбросов.

2) Можно удалить из топлива серу ещё до его использования.

3) Создавать технологические условия для полного сгорания угля в котельных, на теплоэлектростанциях, и бензина в двигателях автомобилей.

4) Можно улавливать отходы после сгорания топлива с помощью фильтров.

5) Можно заменить источник энергии; вместо энергии топлива использовать энергию солнца, ветра, воды, ядерную энергию.

Задачи:

- изыскать более эффективные пути переработки нефти, газов. угля, сланцев;

- усовершенствовать уже существующие способы природных углеводородов (перегонка, крекинг, пиролиз, коксование);

- получение жидкого топлива из угля и сланцев, получение и использование водорода в качестве моторного топлива, получение синтетического жидкого топлива из оксида углерода и водорода.

4. Закрепление знаний.

- Что относится природным источникам углеводородов?

- Какой газ является основным источником природного газа?

- Почему бытовой природный газ имеет запах?

- Назовите основное применение природного газа, нефти, угля?

- Почему нефть называют «чёрным золотом»?

- Какие способы переработки нефти вы знаете?

- Что такое керосин? Бензин? Вазелин? Парафин?

- Как называется процесс переработки каменного угля?

- Какие продукты переработки образуются при коксовании каменного угля?

5. Подведение итогов урока.

Учитель: А теперь ответьте, пожалуйста на вопросы, которые записаны у вас на карточках.