Нефть и её переработка
методическая разработка по химии (9 класс) по теме

Речная средняя школа Адамовского района

Оренбургской области

Учитель химии Зеленкова В.Д.

НЕФТЬ, СПОСОБЫ ЕЕ ПЕРЕРАБОТКИ, НЕФТЕПРОДУКТЫ

План-конспект 2-х часового открытого урока в 9-м классе

Цели урока:

1. Обобщить и систематизировать знания учащихся по теме «Углеводороды» в русле практической направленности
2. Углубить и расширить их представления о природных источниках

нефтехимического сырья
Акцентировать внимание на способах переработки нефти и подчеркнуть роль химии в решении народнохозяйственных проблем
Дать возможность повысить общекультурный уровень, напомнить о существовании профессий, связанных с добычей и переработкой нефти
Напомнить об экологических проблемах, связанных с любой технологической переработкой сырья

Главные вопросы урока:
Условия залегания нефти. Запасы нефти как показатель благосостояния страны. Нефтяные месторождения в Оренбургской области. Профессии, связанные с добычей нефти.
Определение нефти, ее физические свойства.
Состав нефти и ее классификация.
Продукты, получаемые из нефти, и их применение
Бензин, его качество
Способы переработки нефти (перегонка и крекинг). Предприятия по переработке нефти, профессии, связанные с переработкой нефти.
Экологические проблемы, связанные с добычей и переработкой нефти.

Планируемые результаты обучения:
Знание основных понятий и терминов по теме
Умение ориентироваться в технологических схемах переработки сырья
Приобретение навыков в умении составлять краткие схемоконспекты по главным вопросам темы
Умение выполнять задания на понимание и применение полученных знаний

Методы организации познавательной деятельности учащихся:
Прослушивание лекционного материала и выбор из него опорных слов и знаков
Практическая работа с учебными текстами, коллекциями и крупноформатными технологическими схемами
Составление опорного схемоконспекта с помощью учителя

Учебно-методическое сопровождение урока:
Конспект урока
Комплект атласов Оренбургской области
Комплект учебников Л.С.Гузея, Р.П.Суровцевой «Химия, 9 класс»
Общая технологическая схема производства.
Общие научные принципы химического производства.
Определение понятия "технология" в трактовке Д.И. Менделеева.
Коллекция «Нефть и продукты ее переработки».
Схема атмосферно-вакуумной установки переработки нефти и мазута.
Схема установки термического крекинга нефтепродуктов.
Схема установки каталитического крекинга.
Схема ректификационной колонны.
Схемоконспект «Нефть и нефтепродукты»
Схемоконспект «Переработка нефти»
Комплект контрольных тестов по теме

Организация работы на уроке

1 этап – Организационный:
        Знакомство с присутствующими на уроке, определение темы и цели урока, система оценки результатов урока

2 этап – Общепознавательный:
        Учащимся предлагается прочесть 1-й абзац §20.8 (стр.172 – 173) учебника и сделать вывод о добыче нефти как показателя благосостояния страны: Современная цивилизация основа на нефти. Чем больше нефти добывает страна, тем она богаче.
        В атласе Оренбургской области предлагается рассмотреть физическую карту (стр.7) с нанесенными на нее полезными ископаемыми и определить, где в Оренбургской области добывается нефть. Сравнить ее с геологической картой (стр.8) и попытаться определить, в каких породах залегают нефтяные месторождения.
В Оренбургской области почти все нефтяные месторождения сосредоточены в ее западной части, в то время как газовые месторождения – в центре, вокруг г.Оренбурга. Нефтяные месторождения залегают в осадочных породах мезозойского возраста. Найти месторождения, разведать их и подсчитать запасы нефти – задача геологов-нефтяников, пробурить скважины и заставить их давать нефть – здесь трудятся высококлассные бурильщики, а вот определить состав нефти, ее наиболее важное практическое использование смогут только химики-технологи. Всем этим профессиям обучаются в высших и средних учебных заведениях Южного Урала, в том числе, в г.Оренбурге и г.Орске.

3 этап – Химический:

Учащимся предлагается прочесть 2-й и 3-й абзацы на стр.173 учебника, рассмотреть крупноформатный плакат «Нефть и нефтепродукты», ознакомиться с коллекцией «Нефть и нефтепродукты» и выбрать опорные слова для составления схемоконспекта.

        Нефть — это сложная смесь насыщенных и ароматических углеводородов, а также циклопарафинов с примесью неорганических веществ. Различают нефти парафиновые, нафтеновые и ароматические в зависимости от содержания тех или иных углеводородов. В природе существуют в основном нефти смешанного состава.

Нефть — маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета, с характерным запахом, в воде не растворяется, поэтому образует на ее поверхности пленку, не пропускающую воздух (одна из экологических проблем).

Основа разделения на компоненты (продукты переработки) — различные температуры кипения.

        Продукты первичной переработки (в скобках температура кипения фракции, °С):

        Бензин, С5 –С11  (40-200о)

        Лигроин С8 – С14 (150 – 250о) – горючее для тракторов

        Керосин С12 –С18 (180 – 300о) – горючее для реактивных самолетов

        Газойль С13 – С15 (больше 275о) – дизельное топливо

        Мазут

Продукты вакуумной перегонки мазута:

11. смазочные масла — моторное, индустриальное, цилиндровое и др.;
12. несмазочные масла — трансформаторное, кабельное, поглотительное;
13. парафин (основной потребитель — спичечная промышленность);
14. битумы, нефтяной кокс (сырье для производства сажи, бензола, толуола);
15. вазелин (для медицинских препаратов).

Продукты вторичной переработки:

Крекинг-бензин, этилен, пропилен, ацетилен, бензол и его гомологи.

4 этап – Бензиновый
        Учащимся предлагается прослушать информацию учителя, обратить внимание на плакат «Переработка нефти» и сделать краткую запись.
        По-видимому нам нет нужды обосновывать выбор для обсуждения именно бензина. Сделайте это сами. Качество бензина характеризуется в первую очередь его октановым числом. Чем оно больше, тем качество бензина выше, потому что такой бензин позволяет использовать двигатели внутреннего сгорания  с большей степенью сжатия горючей смеси, то есть большей мощности. Увеличению степени сжатия мешает детонация – процесс сгорания бензина со скоростью взрыва (сможет ли наш двигатель выдержать взрыв?)
        Допускаемая степень сжатия без детонации зависит от состава и строения молекул, входящих в состав бензина,  а последний зависит от способа получения и от состава самой нефти. Для сравнения качества горючего и  используется октановое число – процентное содержание изооктана в его смеси с гептаном. Бензин марки А-76 детонирует также, как смесь 76% изооктана с 24% гептана. Для повышения октанового числа используют различные добавки. В нашей стране наиболее широко применяется добавка очень эффективного, хотя и очень ядовитого, тетраэтилсвинца (ТЭС). При сгорании такого бензина в окружающую среду попадают ядовитые вещества (очередная экологическая проблема). Другим способом повышения октанового числа является РИФОРМИНГ (ароматизация) – превращение неразветвленной молекулы в ароматический углеводород или изомеризация – превращение в изомер.
        Но и самый лучший бензин, к сожалению сгорает не полностью. Выхлопная труба автомобиля – источник загрязнения окружающей среды. Чтобы уменьшить вредность выхлопа двигателя, выхлопную трубу снабжают катализатором (металлы платина и палладий – такова цена чистого воздуха), на котором происходит дожигание продуктов неполного сгорания бензина. Ну и, разумеется, это замена бензина другими видами топлива, например этиловым спиртом, октановое число которого равно 99.

5 этап – Технологический
        На основе рассмотрения технологических схем перегонки и крекинга предлагается выбрать опорные слова для составления схемоконспекта.
        Обратите внимание на общую технологическую схему – мы с ней уже знакомы. Какие мы помним общие технологические принципы, соблюдаются ли они в предлагаемых технологических процессах?
Опорные слова для составления схемы-конспекта:
нефть, фракция, ректификация, первичная переработка, перегонка, ректификационная колонна, трубчатая печь, amмосферно-вакуумная установка, вторичная переработка, крекинг, ароматизация (риформинг), изомеризация, катализатор.
Примерная схема-конспект
Цель переработки нефти — получение бензина и сырья для нефтехимии.
Ректификация — процесс термического разделения нефти и нефтепродуктов на фракции.
Фракция — смесь углеводородов, кипящих в определенном температурном интервале.
Виды переработки нефти — первичная (перегонка, выход бензина до 20%), вторичная (крекинг, выход бензина до 80%)
Перегонка — процесс термического разделения нефти на фракции.
Трубчатая печь — система, где идет нагрев нефти, поступающей на ректификацию.
Ректификационная колонна — аппарат для разделения жидких смесей, продуктов, различающихся по температуре кипения. Оборудована внутренними распределительными устройствами (распределительные тарелки, насадка).
Крекинг нефти — процесс расщепления тяжелых углеводородов нефти на легкие углеводороды:

Процесс происходит при нагревании или в присутствии катализатора.
Виды крекинга: термический, каталитический
Риформинг (ароматизация) — превращение предельных углеводородов в ароматические, что значительно улучшает качество бензина.

6 этап – Экологический
        Предлагается назвать наиболее насущные экологические проблемы, связанные с добычей нефти, ее транспортировкой, переработкой, использованием продуктов переработки, в частности топлива: нарушение  экосистемы при разработке месторождения, разливы нефти при ее добыче и загрязнение почв, пожары, разливы нефти при перевозке водным путем, разрыв продуктопроводов и нефтепроводов, сброс сточных вод при переработке нефти на нефтеперерабатывающих заводах, выброс в атмосферу продуктов сгорания топлива и многое другое…

7 этап – Контрольный
        Учащимся предлагается выполнить контрольный тест на понимание изученных терминов.
        
Контрольное тестирование по теме «Нефть и ее переработка»

1.  Нефть — это:
а)        смесь предельных углеводородов с примесью минеральных веществ;
б)        сложная смесь различных углеводородов;
в)        смесь насыщенных углеводородов ряда метана, ароматических углеводородов и циклопарафинов с примесью не органических веществ;
г)        смесь жидких и твердых углеводородов с примесью минеральных веществ;
д)        смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов, которые можно разделить в процессе переработки.
2.        Процесс термического разделения нефти на фракции называется:
а)        крекинг;
б)        отгонка;
в)        риформинг;
г)        перегонка;
д)        пиролиз;
е)        ректификация.
3.        Крекинг нефти —это:
а)        процесс расщепления тяжелых углеводородов нефти на легкие;
б)        термическое разделение нефти на фракции;
в)        процесс разложения нефти без доступа воздуха;
г)        превращение парафинов и циклопарафинов в ароматические углеводороды;
д)        способ переработки мазута.
4.        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.

— в.
— г, е.
— а.
4— а, в, д, ж, к.

Этап 8 – Итоговый.

Подведение итогов урока, выставление оценок (учащиеся передают соседу результаты тестирования и по ключу, предложенному учителем, выставляют оценки).

Список литературы

10. Программы для общеобразовательных учреждений, ХИМИЯ, 8 – 11 класс, Москва, Дрофа, 2001г.
11. Р.П.Суровцева и др., ХИМИЯ, методическое пособие 8 - 9 класс, Москва, Дрофа, 2000г.
12. Л.С.Гузей, Р.П.Суровцева, ХИМИЯ – учебники 9, 11 класс, Москва, Дрофа, 1998г.
13. Энциклопедический словарь юного химика, Москва, Педагогика, 1990г.
14. Газеты «Химия», 1994г. -  №№ 28, 37; 1996г. - №36; 2000г. - №№ 16 (Материалы по природным источникам УВ)
15. Журналы «Химия в школе», 2001г. - №10, 2002г. - №7 (Материалы по природным источникам УВ и технологии химических производств)
16. Геологический словарь. Т. 1, 2. Москва,  Недра, 1973г.
17. Экономическая и социальная география Оренбургской области: Материалы в помощь учителю. Оренбург, Гос. пед. ин-т, каф. эконом, геогр., 1992г.
18. Папок К. К., Рагозин Н. А. Словарь по топливам. Москва, Химия, 1975г.