Нефть
методическая разработка по химии (10 класс) по теме

Сегодня мы поговорим о соединении, используя лишь 1 мг которого можно нагреть на 1 градус целое ведро воды, а чтобы нагреть ведерный самовар нужно менее половины стакана такого соединения. Что это за вещество?

В наши дни нефть является важнейшим химическим сырьём и энергетическим источником. Сколько бареллей нефти добывается в сутки? Её мировая добыча составила около 86 млн. баррелей в сутки.  

Каждый год открывают всё новые месторождения.  Югра – самая нефтедобывающая компания.

Какой процент от общей добычи в России приходится на Югру? Добыча нефти составляет 51% добычи всей добычи в России.

Какая тонна будет добыта в Югре? Предварительно 22 февраля в Югре планируется извлечь 10 млн тонну нефти, всего в Югре 467 открытых месторождений.

Что означает слово нефть и в каком веке оно появилось в русском языке? Слово "нефть" появилось в русском языке в XVII веке, и происходит это слово от арабского "нафата", что означает "извергать.

 Сегодня мы на уроке должны выяснить: физический  и химический состав нефти,  историю происхождения нефти, способы переработки нефти, экологические проблемы, связанные с нефтяными выбросами и применение нефти.

1. Изучение нового материала Объяснение учителя (демонстрация презентации). Заполнение и информационных листов

Что же такое нефть? Нефть это смесь УВ. В каждой капле нефти содержится более 900 различных химических соединений, более половины химических элементов Периодической системы. Это действительно чудо природы, основа нефтехимической промышленности. Примерно 90% всей добываемой нефти используется в качестве топлива. Здесь к месту знаменитые слова Д. И. Менделеева “сжигать нефть – это то же, что топить печь ассигнациями”. Несмотря на “свои 10%”, нефтехимический синтез обеспечивает получение многих тысяч органических соединений, которые удовлетворяют насущные потребности современного общества. Недаром люди уважительно называют нефть “чёрным золотом”, “к ровью Земли”. Какие существуют теории происхождения нефти:

                           Происхождение нефти

Органическая теория Ломоносова

В 1763 году Ломоносов опубликовал труд «О слоях земных» в котором  высказал, что нефть и каменный уголь происходят из одного и того же органического вещества

Карбидная теория

    Первоначальное предложение о неорганическом происхождении нефти было высказано в конце прошлого столетия Д. И. Менделеевым, который рассматривал образование нефтяных углеводородов как результат взаимодействия воды с карбидами металлов, и указал на космическое происхождение нефти.

2FeC+3H2O→Fe2O3+C2H6

Образование карбида железа могло произойти на отдельном этапе охлаждения Земли в интервале 1800-1900 . При температуре 1000-1500 , взаимодействует с парами воды, что приводит к образованию углеводородов.

Н.Д. Зелинский полагал, что водород выделяется при действии излучения на воду. СО+ЗH2→CH4+H2O

6СО+4Н2 →C3H8 +ЗСО2

      Таким образом, неорганическое происхождение нефти объясняется исходным материалом, которым глубинные слои Земли должны располагать в избытке. Ими могут быть глубинные разломы. Космическое неорганическое происхождение нефти раскрывается в работах В. Д. Соколова, что углеводороды нефти образовались из неорганических компонентов в космическом пространстве и попали в состав земного вещества на нашей планете. Преобразование органического вещества при его погружении может быть представлено следующими этапами:

1. Бактериологический гидролиз клетчатки, белков, жиров.

2. Термокаталические преобразования жирных кислот, спиртов.

 Была предложена последовательность преобразований органического вещества осадочных пород в углеводороды нефти:

1. Исходное органическое вещество данных осадков - сапропель C12H18O6 - теряет воду и оксид углерода, переходя в соединение, обеднённое кислородом.

2. Полная потеря кислорода в результате декарбоксилирования приводит к образованию углеводорода.

Космическая теория 20 века геолога  Соколова о  происхождении нефти получила новые доказательства – от астрофизиков. Исследования спектров небесных тел показали, что в атмосфере Юпитера и других больших планет, а также в газовых оболочках комет встречаются соединения углерода с водородом. Ну, а раз углеводороды широко распространены в космосе, значит, в природе все же идут и процессы синтеза органических веществ неорганики.
Сегодня нефть – основной источник энергии и получения многих химических соединений. А  чтобы разделить нефть используются следующие способы: прямая перегонка и вторичная.Что называется риформингом?

Что такое пиролиз?

Что называется крекингом?

1.  Работа в группах. Сейчас мы работаем в  группах у каждой группы информационные карты. Изучив их, вы переходите за компьютеры и составляете презентацию по изученному вопросу

Группа исследователи (изучение физических  и химических свойств нефти).

1. Налейте разные образцы нефти в пробирки, опишите внешний вид нефти: цвет, запах, агрегатное состояние.
   В пробирку с водой добавить 2–3 капли нефти и встряхнуть; сделать вывод о плотности нефти и растворимости. /Смешиваются ли жидкости?/. Дайте пробе постоять некоторое время.  /Не появился ли осадок? Если да, то предположите, что собралось на дне/. Добавьте в пробирку с раствором перманганата калия каплю нефти. Что наблюдаете? Сделайте выводы о химическом составе нефти, какие углеводороды изменяют окраску раствора перманганата калия? Составьте слайды – объяснения изученного вопроса.

Итог эксперимента: таким образом, вы наблюдали нефтяную плёнку на поверхности воды, но в результате сильных  колебаний  плёнка образует нефтяную эмульсию, из которой тяжелые углеводороды осели на дно.

 Группа экологи (изучение экологических проблем, связанных с нефтяным загрязнением).

В кристаллизатор налейте воды, поместите каплю нефти. Что вы наблюдаете? Сделайте вывод. Нефтяное пятно окружите плотной нитью. Что вы наблюдаете? Поместите перо птицы в нефть. С помощью воды, растворителя  щетки постарайтесь очистить перо. /Удалось ли вам это?/.  Почему водоплавающие птицы  погибают при нефтяных загрязнениях? 

Итог эксперимента: используя растворители, мы повредили структуру пера, не добившись желаемого результата.

Справка

 «В прошлом спасение птиц не было успешным. Птицу сначала чистили минеральным маслом, затем сушили. Однако её хрупкие системы не восстанавливаются, или лишь немногие птицы могут перенести чистку и плен».

 В этом вы сейчас убедились.

Тем не менее, учёные из австралийского университета Виктории придумали новый способ очистки морских птиц, пингвинов и других живых существ, пострадавших от разливов нефти.

Перья  нужно посыпать чрезвычайно мелким железным порошком, сравнимым по размеру зёрен с тальком. Нефть прочно прилипает к железу благодаря субатомным силам Ван дер Ваальса.

Теперь достаточно сильного магнита, чтобы освободить животное от нефтяной пелены. При этом птицы не страдают.

Пока степень очистки таким методом составляет 97% (были проведены опыты на пингвинах и утках), но учёные собираются довести её практически до ста процентов, модифицируя частицы порошка.

В частности, великолепные результаты показывают мельчайшие частицы железа с отверстиями в них.

Новый метод может стать серьёзной альтернативой обычному применению синтетических моющих веществ, так как не наносит вреда окружающей среде.

Составьте слайды – объяснения изученного вопроса.

Группа историки. Изучите  материал по истории добычи нефти

История добычи нефти исчисляется с 6-го тысячелетия до н.э. Наиболее древние промыслы известны на берегах Евфрата, в Керчи, в китайской провинции Сычу-ань. Первый способ добычи - это сбор нефти с поверхности водоемов, который до нашей эры применялся в Мидии, Вавилонии и Сирии. Нефть известна человечеству с древнейших времён. Раскопками на берегу Евфрата установлено существование нефтяного промысла за 6000—4000 лет до н. э. В то время её применяли в качестве топлива, а нефтяные битумы — в строительном и дорожном деле. Нефть известна была и Древнему Египту, где она использовалась для бальзамирования покойников. Плутарх и Диоскорид упоминают о нефти, как о топливе, применявшемся в Древней Греции. На нефть было обращено большое внимание только после того, как было доказано в России заводской практикой братьев Дубининых (с 1823), а в Америке химиком Б. Силлиманом (1855), что из неё можно выделить керосин — осветительное масло, подобное фотогену, получившему уже широкое распространение и вырабатывавшемуся из некоторых видов каменных углей и сланцев. Этому способствовал возникший в середине 19 в. способ добычи нефти с помощью буровых скважин вместо колодцев.

Составьте слайды – объяснения изученного вопроса.

Группа конструкторы, изучите состав нефти,  составьте модели углеводородов, входящих  в состав нефти, соблюдая валентность углерода. Спроецируйте на экран, созданные модели и подпишите их название.

В составе нефти выделяют углеводородную, асфальтосмолистую и зольную составные части. Также в составе нефти выделяют порфирины и серу. Углеводороды, содержащиеся в нефти, подразделяют на три основные группы: метановые, нафтеновые и ароматические. Метановые (парафиновые) углеводороды химически наиболее устойчивы, а ароматические - наименее устойчивы (в них минимальное содержание водорода). При этом ароматические углеводороды являются наиболее токсичными компонентами нефти. Асфальтосмолистая составная нефти частично растворима в бензине: растворяемая часть - это асфальтены, нерастворяемая - смолы. В смолах содержание кислорода достигает 93% от его общего количества в составе нефти. Порфирины - это азотистые соединения органического происхождения, они разрушаются при температуре 200-250°С. Сера присутствует в составе нефти либо в свободном состоянии, либо в виде соединений сероводородов и меркаптанов. Сера является наиболее широко распространённой коррозийной примесью, которую нужно удалять на нефтеперебатывающем заводе. Поэтому цена на нефть с высоким содержанием серы оказывается на много ниже, чем на низкосернистую нефть. Зольная часть состава нефти - это остаток, получаемый при ее сжигании, состоящий из различных минеральных соединений

Составьте слайды – объяснения изученного вопроса

3.Закрепление. Слушаем ваши мини проекты

4.Этап повторения фронтальная беседа, флеш-игра (самопроверка)

5. Этап контроля – тест программированный с % выполнения задания и оценкой.

6. Этап домашнего задания: составить кроссворд; информационный буклет; игру; видеоролик по теме «Нефть». Творческие проекты детей находятся на странице:  http://sosh-pravdinsk.ucoz.ru/index/2009_2010/0-21.

7. Рефлексия работа с рефлексивным тестом

1. Мне это пригодится в жизни.

2. На уроке было над чем подумать.

3. На все возникшие у меня вопросы я получил(а) ответы.

4. На уроке я поработал(а) добросовестно

 видеоролик «Добыча нефти в Югре» Хасанова Жени

Дополнительная информация - интересные факты:

1. Если разделить запасы нефти, о которых мы знаем, на продолжительность геологических эпох, в течение которых нефть образовывалась,  то получится,  что образовывалось 150 бочек нефти в день.
2. На сегодняшний день добывается 85 млн бочек в день. Чтобы получить столько нефти, сколько мы сжигаем за день,  природа потратила 1500 лет. За год мы сжигаем то, что природа создавала полмиллиона лет - столько человечество даже не существует.
3. Пик добычи приходится на 2005 год, с 2011 года будем терять до 10% нефти

Подведение итога