Природные источники углеводородов и их переработка (открытый урок)
план-конспект урока по химии (10 класс) по теме

Тема: «Природные источники углеводородов и их переработка»

Цель урока:

изучить природные источники углеводородов, основы их                         переработки;

 раскрыть существующие взаимосвязи (природа сырья - химизм процесса; свойства продукта – его применение); осуществить межпредметные связи химии с физикой и экологией.

Оборудование: коллекция «Нефть», электронный учебник «Углерод и его соединения. Углеводороды», образец нефти, карта Краснодарского края; презентация «Экологические проблемы»

Тип урока: урок изучения нового материала

Методы: актуализация знаний, работа с картой, с коллекцией, с информационным материалом, лабораторный опыт, опрос.

Девиз урока: Переход на нефтяное и газовое сырье- это подлинная научно-техническая революция.(Л.А. Костандов)

Ход урока:

I. Организация начала урока

II. Изучение нового материала

2.1. Ребята! Тема сегодняшнего урока «Природные источники  УВ и их переработка». Мы познакомимся с полезными ископаемыми нашего края, которые являются источниками УВ, их составом и способами переработки.

2.2. К природным источникам УВ относят нефть, газ, каменный уголь.

Черная нефть струится,

Равнина встает пред мной.

И ощущают ноздри

Запах ее огневой.

Нефть – это яркость света,

Ветра порыв у виска,

Нефть – голубая планета,

Рвущаяся в облака.

На территории Краснодарского края нефть добывают вблизи Горячего Ключа, Апшеронска, Хадыженска, Славянска – на – Кубани.

2.3. У вас на столах –флакон с нефтью .Это образец Хадыженского месторождения. Небольшое количество нефти нанесите себе на руку и разотрите. Не бойтесь испачкаться: нефтеразведчики руки и лицо умывают нефтью- так празднуется успех нефтеносного пласта. Обратите внимание на цвет , понюхайте. Руки вытрите ватным диском.

- Какие физические свойства можно отметить у нефти? (темно-коричневая жидкость, имеет запах).

Лаб. опыт: в химич. стакан с водой прилейте 1 мл нефти. Сделайте вывод о ее плотности, растворимости) (легче воды, в ей не растворяется).

2.3. Сырая нефть представляет собой сложную смесь углеводородов:

Задание: на основе данных количественного анализа содержания хим. элементов установите формулу УВ., входящего в состав нефти. Определите класс УВ.

Вариант 1.                                            Вариант 2.

      Дано:                                                       Дано:

% (с) = 92,3%                         % (с) = 83,7%

% (н) = 7,7%                         % (н) = 16,3%

Дн2 = 39                                                     Дн2 = 43

формула ?                                                    формула?

Итак, состав нефти: примерно 60% предельных УВ, 30% циклоалканов; 10% ароматических УВ. Соотношение этих УВ разное:  Хадыженская нефть богата алканами, а Апшеронская – циклоалканами.

2.4. Но в сыром виде нефть мало используется. Сначала ее перерабатывают.

Из сырой нефти, прежде всего, удаляют растворенные в ней примеси газов (стабилизация), а затем направляют в АВУ (автоматическая вакуумная установка). Посмотрим, что в ней происходит (ЭУ №1, урок 9, стр.3)

.Первичная переработка

Перегонка – разделение смеси на отдельные компоненты, или фракции. на основании различных температур кипения.

Бензин     t0 кип. = 40-1000     С4С8                                                                      учебник, с 73

Лигроин  t0 кип. = 80-1800     С5-С12                                                              (применение)

Керосин  t0 кип. = 160-2500    С10-С15

Мазут      t0 кип. = 350-5000    С20-С35

Смазочные масла  >5000         С > 35

Гудрон

Вторичная  переработка

Крекинг (от англ. cracing - расщепление) – процесс разложения УВ на более летучие вещества

С16Н34  С8Н18+С8Н16 (ЭУ №1, урок9, стр.4)

В 1891 г инженер Владимир Григорьевич Шухов впервые осуществил крекинг керосина, получив бензин.

2.5. А знаете ли вы, что очень часто нефти сопутствует газ, который так и называется «попутный нефтяной газ».Он тоже является источником УВ, также как и природный газ. На Кубани месторождения природного газа находятся в ст. Ленинградской, Кущевской, Каневской, Северской.

Состав

попутный   нефтяной газ                                  природный газ

СН4 – 64%                                                             СН4 – 95%

С2Н6  - 10,5%                                                        С2Н6  - 1%

С3Н8 – 11,1%                                                         С3Н8 – 0,33%

С4Н10 – 2,8%                                                          С4Н10 – 0,07%

На нужды автотранспорта расходуется огромные количества бензина. Производство его из нефти становится все более дорогим, т.к. дорожает сама нефть, а число автомашин на дорогах стремительно возрастает.

Поэтому все большее количество транспорта переводят на газовое топливо.

Природный газ (метан) трудно превратить в жидкость.

А попутный нефтяной газ используется для этой цели в виде пропан – бутановой смеси.

Попутный и природные газы – это ценные источники УВ. Их используют как топливо, а также для получения водорода, ацетилена, сажи, пластмасс, медикаментов.

2.6. К сожалению, по мере возрастания масштабов добычи и переработки нефти и газа все больше загрязняется окружающая среда. Особенную тревогу вызывает загрязнение нефтью и нефтепродуктами.

Презентация

слайд №1

На территории Краснодарского края данная проблема представляет наибольшую угрозу по степени риска для здоровья людей и сохранения экосистем. Это обусловлено наличием незамерзающих морских портов.

Доля перевалки нефти и нефтепродуктов составляет 40% от всего экспорта страны.

 слайд№2

Во время ноябрьских штормов 2007г. в районе Керченского пролива потерпело крушение несколько судов. В море вылилось 1,3 тысяч тонн нефтепродуктов.

слайд №3,4,5

- Что же происходит с морскими обитателями, если в воду попадет нефть?

(нефтяная пленка на поверхности воды нарушает обмен тепла, влаги и газов между водой и атмосферой. в результате нарушается биологическое равновесие водоема. установлено, что нефтяное загрязнение на 60% уменьшает испарение воды с поверхности.

1л. разлитой нефти загрязняет 40тыс.л. воды. На этом участке гибнет планктон – основной продукт питания многих обитателей. молодь рыб. Растворимые компоненты нефти очень ядовиты, часто они становятся причиной гибели морских птиц,  т.к. загрязняется  оперение).

слайд 6,7

слайд 8,9

Как же бороться с загрязнениями окружающей среды нефтью?

1) Механически сбор – слайд 10 

Лаб опыт: у вас в стакане вода с нефтью. Попытаемся очистить воду с помощью опилок.

2) Открыта культура  микроорганизмов

Псевдомонос, которые питаются, окисляя УВ нефти.

3) Очень эффективен способ борьбы с разливами нефти путем ее адсорбции вермикулитом.

Вермикулит – это отходы природного материала.

1г. вермикулита поглощает 8г. нефти. После адсорбции его собирают, обжигают. После этого вермикулит можно использовать 10 раз.

- Как выдумаете, а почему нефть нельзя поджечь?

III. Закрепление

3.1. Назовите   преимущества использования газа на автотранспорте. (Сбережение дорогостоящего бензина, выхлопные газы содержат в несколько раз меньше токсичных веществ).

Нефть, газ – это ценное сырье для химической промышленности.

Д.И. Менделеев мудро  говорил: «Сжигать нефть – это то же, что топить ассигнациями».

В каждой капле нефти содержится более 900 различных хим соединений, более половины ПСХЭ. Это действительно чудо природы, основа нефтехимической промышленности.

Загадки

Он вязкий и черный, он нефтепродукт,

Его кочегары и любят, и ждут,

Горит изумительно ярким огнем,

Так все говорят про него и о нем.

Его для дорожных работ привезут.

И что это? Вы догадались? (Мазут)

Его из мазута готовят, мешают:

Щебенки и гальки туда добавляют,

Потом добавляют его понемногу.

Когда ремонтируют нашу дорогу.

Дорога теперь устремляется в даль

Как воздух, для этого нужен (Асфальт)

Горели раньше свечи и лучина,

Негодовали женщины, мужчины:

«Темно для глаз! Так жить мы не хотим!»

И наливали в лампы… (керосин)

Заправляют ей КамАЗы,

И БелАзы, КрАЗы, МАЗы.,

И трудяги трактора

Трудятся на ней с утра (солярка).

А какое природное ископаемое может также служить источником углеводородов?

(каменный уголь)

IV. Домашнее задание

1) Изучить параграф 14

2) Составить схему по переработке каменного угля(по желанию)

Тема: «Природные источники углеводородов и их переработка»

Цель урока:

изучить природные источники углеводородов, основы их                                              

переработки;

 раскрыть существующие взаимосвязи (природа сырья - химизм  

процесса; свойства продукта – его применение); осуществить    

межпредметные связи химии с физикой и экологией.

           Задачи:

1. Развитие творческих способностей учащихся, целеустремлённости,    

наблюдательности, воображения.
2. Расширение профессионального кругозора, эрудиции, повышения общего уровня образованности и культуры.
3. Формированное положительной мотивации к изучению предмета посредством практической деятельности.
4. Расширить представление о применении химии.
5. Развитие умения самостоятельно получать знания.

Оборудование: коллекция «Нефть», электронный учебник «Углерод и                                

его соединения. Углеводороды», образец нефти, карта Краснодарского  

края; презентация «Экологические проблемы»

Тип урока: урок изучения нового материала

Методы: актуализация знаний, работа с картой, с коллекцией, с  

информационным материалом, лабораторный опыт, опрос.

Девиз урока: Переход на нефтяное и газовое сырье- это подлинная        

          научно-техническая революция.(Л.А. Костандов)

Ход урока:

I. Организация начала урока

II. Изучение нового материала

2.1. Ребята! Тема сегодняшнего урока «Природные источники  УВ и их переработка». Мы познакомимся с полезными ископаемыми нашего края, которые являются источниками УВ, их составом и способами переработки.

2.2. К природным источникам УВ относят нефть, газ, каменный уголь.

Черная нефть струится,

Равнина встает пред мной.

И ощущают ноздри

Запах ее огневой.

Нефть – это яркость света,

Ветра порыв у виска,

Нефть – голубая планета,

Рвущаяся в облака.

Кубанская нефть, отличающаяся высоким качеством, добывается в основном фонтанным способом. К сожалению, в настоящее время большинство месторождений (70% запасов нефти на Кубани), уже выработано до глубины 3000 м. Более глубокое бурение сказывается на себестоимости продукции. Необходимо применение новейших технологий добычи, а также поиск и разработка новых месторождений, в том числе разведка шельфовых районов Азовского и Черного морей. Подавляющее большинство месторождений сосредоточено на левобережье Кубани, в районе станиц Северской и Ахтырской, в Абинском районе, долине реки Псекупс и в Анастасиевско-Троицком нефтеносном бассейне.

Основными «долгожителями» являются Хадыженские и Славянские месторождения. Они эксплуатируются уже более 40 лет. К числу самых «молодых» можно отнести Сладковско-Морозовское месторождение.

2.3. У вас на столах –флакон с нефтью .Это образец Хадыженского месторождения. Небольшое количество нефти нанесите себе на руку и разотрите. Не бойтесь испачкаться: нефтеразведчики руки и лицо умывают нефтью- так празднуется успех нефтеносного пласта. Обратите внимание на цвет , понюхайте. Руки вытрите ватным диском.

- Какие физические свойства можно отметить у нефти? (темно-коричневая жидкость, имеет запах).

Лаб. опыт: в химич. стакан с водой прилейте 1 мл нефти. Сделайте вывод о ее плотности, растворимости) (легче воды, в ей не растворяется).

2.3. Сырая нефть представляет собой сложную смесь углеводородов:

Задание: на основе данных количественного анализа содержания хим. элементов установите формулу УВ., входящего в состав нефти. Определите класс УВ.

Вариант 1.                                            Вариант 2.

      Дано:                                                       Дано:

% (с) = 92,3%                         % (с) = 83,7%

% (н) = 7,7%                         % (н) = 16,3%

Дн2 = 39                                                     Дн2 = 43

формула ?                                                    формула?

Итак, состав нефти: примерно 60% предельных УВ, 30% циклоалканов; 10% ароматических УВ. Соотношение этих УВ разное:  Хадыженская нефть богата алканами, а Апшеронская – циклоалканами.

2.4. Но в сыром виде нефть мало используется. Сначала ее перерабатывают.

Переработка нефти осуществляется на нефтеперерабатывающих заводах — Краснодарском (вступил в строй в 1911 г.) и Туапсинском (пущен в эксплуатацию в 1929 г.). На нефтеперегонных заводах получают автобензин, дизтопливо, керосин, битум, мазут, газ жидкий бытовой и другие нефтепродукты. Продукция нефтезаводов края имеет важное народнохозяйственное значение. До 70% продукции Туапсинского нефтезавода идет на экспорт.

Из сырой нефти, прежде всего, удаляют растворенные в ней примеси газов (стабилизация), а затем направляют в АВУ (автоматическая вакуумная установка). Посмотрим, что в ней происходит (ЭУ №1, урок 9, стр.3)

.Первичная переработка

Перегонка – разделение смеси на отдельные компоненты, или фракции. на основании различных температур кипения.

Бензин     t0 кип. = 40-1000     С4С8                                                                      учебник, с 73

Лигроин  t0 кип. = 80-1800     С5-С12                                                              (применение)

Керосин  t0 кип. = 160-2500    С10-С15

Мазут      t0 кип. = 350-5000    С20-С35

Смазочные масла  >5000         С > 35

Гудрон

Вторичная  переработка

Крекинг (от англ. cracing - расщепление) – процесс разложения УВ на более летучие вещества

С16Н34  С8Н18+С8Н16 (ЭУ №1, урок9, стр.4)

В 1891 г инженер Владимир Григорьевич Шухов впервые осуществил крекинг керосина, получив бензин.

2.5. А знаете ли вы, что очень часто нефти сопутствует газ, который так и называется «попутный нефтяной газ».Он тоже является источником УВ, также как и природный газ. На Кубани месторождения природного газа находятся в ст. Ленинградской, Кущевской, Каневской, Северской.

Состав

попутный   нефтяной газ                                  природный газ

СН4 – 64%                                                             СН4 – 95%

С2Н6  - 10,5%                                                        С2Н6  - 1%

С3Н8 – 11,1%                                                         С3Н8 – 0,33%

С4Н10 – 2,8%                                                          С4Н10 – 0,07%

На нужды автотранспорта расходуется огромные количества бензина. Производство его из нефти становится все более дорогим, т.к. дорожает сама нефть, а число автомашин на дорогах стремительно возрастает.

Поэтому все большее количество транспорта переводят на газовое топливо.

Природный газ (метан) трудно превратить в жидкость.

А попутный нефтяной газ используется для этой цели в виде пропан – бутановой смеси.

Попутный и природные газы – это ценные источники УВ. Их используют как топливо, а также для получения водорода, ацетилена, сажи, пластмасс, медикаментов.

2.6. К сожалению, по мере возрастания масштабов добычи и переработки нефти и газа все больше загрязняется окружающая среда. Особенную тревогу вызывает загрязнение нефтью и нефтепродуктами.

На территории Краснодарского края данная проблема представляет наибольшую угрозу по степени риска для здоровья людей и сохранения экосистем. Это обусловлено наличием незамерзающих морских портов.

Доля перевалки нефти и нефтепродуктов составляет 40% от всего экспорта страны.

Во время ноябрьских штормов 2007г. в районе Керченского пролива потерпело крушение несколько судов. В море вылилось 1,3 тысяч тонн нефтепродуктов.

- Что же происходит с морскими обитателями, если в воду попадет нефть?

(нефтяная пленка на поверхности воды нарушает обмен тепла, влаги и газов между водой и атмосферой. в результате нарушается биологическое равновесие водоема. установлено, что нефтяное загрязнение на 60% уменьшает испарение воды с поверхности.

1л. разлитой нефти загрязняет 40тыс.л. воды. На этом участке гибнет планктон – основной продукт питания многих обитателей. молодь рыб. Растворимые компоненты нефти очень ядовиты, часто они становятся причиной гибели морских птиц,  т.к. загрязняется  оперение).

Как же бороться с загрязнениями окружающей среды нефтью?

1. Механически сбор

Лаб опыт: у вас в стакане вода с нефтью. Попытаемся очистить воду с помощью опилок.

2) Открыта культура  микроорганизмов

Псевдомонос, которые питаются, окисляя УВ нефти.

3) Очень эффективен способ борьбы с разливами нефти путем ее адсорбции вермикулитом.

Вермикулит – это отходы природного материала.

1г. вермикулита поглощает 8г. нефти. После адсорбции его собирают, обжигают. После этого вермикулит можно использовать 10 раз.

- Как выдумаете, а почему нефть нельзя поджечь?

III. Закрепление

3.1. Назовите   преимущества использования газа на автотранспорте. (Сбережение дорогостоящего бензина, выхлопные газы содержат в несколько раз меньше токсичных веществ).

Нефть, газ – это ценное сырье для химической промышленности.

Д.И. Менделеев мудро  говорил: «Сжигать нефть – это то же, что топить ассигнациями».

В каждой капле нефти содержится более 900 различных хим соединений, более половины ПСХЭ. Это действительно чудо природы, основа нефтехимической промышленности.

Загадки

Он вязкий и черный, он нефтепродукт,

Его кочегары и любят, и ждут,

Горит изумительно ярким огнем,

Так все говорят про него и о нем.

Его для дорожных работ привезут.

И что это? Вы догадались? (Мазут)

Его из мазута готовят, мешают:

Щебенки и гальки туда добавляют,

Потом добавляют его понемногу.

Когда ремонтируют нашу дорогу.

Дорога теперь устремляется в даль

Как воздух, для этого нужен (Асфальт)

Горели раньше свечи и лучина,

Негодовали женщины, мужчины:

«Темно для глаз! Так жить мы не хотим!»

И наливали в лампы… (керосин)

Заправляют ей КамАЗы,

И БелАзы, КрАЗы, МАЗы.,

И трудяги трактора

Трудятся на ней с утра (солярка).

На недавнем Международном экономическом Форуме "Кубань – 2010" о развитии нефтяной отрасли говорилось немало – в ходе встречи была проведена научная конференция "Нефть и газ юга России", а нефтяники делились поистине глобальными планами наращивания добычи и переработки "черного золота" в Краснодарском крае и в прилегающих акваториях Азовского и Черного морей. Специалисты утверждают, что предполагаемые запасы тянут на супергигантское месторождение.

Тест на закрепление материала

1. Основной компонент природного газа:

а) этан

б) бутан

в) метан

2. Сопровождающим нефть является:

а) конденсат

б) попутный газ

в) вода

3. Основной тип переработки природного газа:

а) получение синтез-газа

б) как топливо

в)получение ацетилена

4. Экономически и экологически выгодное топливо:

а) каменный уголь

б) природный газ

в) торф

5. Перегонка нефти основана:

а) на разных температурах кипения составляющих компонентов

б) на разности плотности составляющих компонентов

в) на различной растворимости составляющих компонентов

6. Попутные нефтяные газы в основном ценны своей частью:

а) этан

б) метан

в) пропан-бутан

7. Переработка нефтепродуктов с целью получения углеводородов с меньшей молекулярной массой называется:

а) разложение

б) крекинг