Урок по химии в 10 классе Природные источники углеводородов
Конспект урока.
Тема: «Углеводороды»: «Природные источники углеводородов».Класс 10
Тип урока: урок изучения нового материала.
Вид урока: комбинированный
Цель: познакомить с основными видами поведения и изучить их характеристику.
Задачи:
1.Образовательные: Познакомить учащихся с природными источниками углеводородов, их составом, свойствами, применением. Изучить основные свойства бензина и меры безопасности при работе с ним.
2.Развивающие: развивать умение организовывать; умений работать с учебником; развитие мышления.
3.Воспитательные: рациональному использованию природных источников углеводородов; формирование научного мировоззрения. Методы: словесные (рассказ, объяснение, беседа)
Оборудование и материалы:
Литература:
Гаврилов В.П. Чёрное золото планеты. М.: Недра, 1990.
«Химия. 10 класс» О.С.Габриелян для 10 класса
Структура (план) урока:
Организационный момент (1-2)
Изложение нового материала (20-25)
Первичное закрепление (10)
Постановка домашнего задания (3-5)
Подведение итогов урока (5)
Ход урока :I Организационный момент.
II Целеполагание. Почему на протяжении веков люди стараются открыть месторождения нефти и газа, 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?
Почему в нашей обыденной жизни мы тоже зависим от этой невзрачной на вид темной маслянистой жидкости?
Одним словом, почему природный газ и нефть так важны для человек, и среди полезных ископаемых нефть называют королевой, именуют её
«чёрным золотом»?
III Изложение нового материала.Углеводороды – вещества, состоящие из углерода и водорода, - являются основой органического синтеза, а органическую химию определяют как химию углеводородов и их производных. Углеводороды в больших количествах извлекают из веществ природного происхождения: нефти, каменного угля, природного газа. Наша страна занимает одно из ведущих мест в мире по запасам, добыче, экспорту и переработке углеводородного сырья. Природные источники углеводородов являются связующим звеном межгосударственных отношений в политической и экономической области.
Нефть
Нефть
Нефть как вещество
Залежи нефти находятся в недрах Земли на разной глубине. О происхождении нефти ученые 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, населявшим территорию между Тибром 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 длительными «ваннами» 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.
Нефть меряют баррелями. Один баррель составляет около 136 кг.
Нефть и война идут рядом уже не одно тысячелетие. Ещё задолго до н. э. 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 же такое нефть?
Сырая нефть – маслянистая жидкость, легче воды, не растворяющаяся в ней, от светло-коричневого до черного цвета. У нее различен не только цвет, но и запах, а также вязкость.
Имеет ли нефть формулу? (Нет.) А почему?
По составу нефть – сложная смесь, главной частью которой являются предельные углеводороды, циклоалканы и ароматические углеводороды. Например:
грознинская нефть – содержит большое количество предельных углеводородов;
уральская нефть – нефть, богатая ароматическими углеводородами;
башкирская нефть – богата циклоалканами.
Каковы продукты перегонки нефти и их применение?
Историческая справка.
Древние греки, римляне, китайцы использовали нефть для военных целей. Арабы в I веке до н.э. имели установки для перегонки нефти. До середины XIX века нефть добывали примитивным способом – вручную. Ее черпали из неглубоких колодцев. Первая буровая скважина начала работать в Ухте в 1855 году (в Америке позднее). В начале 60-х годов XIX в. перешли к механическому способу добывания нефти и начали подвергать ее разгонке. Главным продуктом был керосин, который применяли в керосиновых лампах. Бензин из-за опасности обращения выбрасывали (сливали в овраги). Спустя 20 лет было установлено, что из нефти можно получать ароматические УВ.
Объяснение способов и процесса переработки нефти.
Издавна использовали физический процесс при переработке нефти, основанный на том, что в ее составе УВ с разной температурой кипения. Сырую нефть очищают, освобождают от газа, воды, сернистых соединений, а далее используя разницу в температурах кипения УВ, ее разделяют на фракции.
Фракции – смесь углеводородов, кипящих в определенном температурном интервале.
Этот процесс проводят в ректификационной колонне, где нагретая нефть при охлаждении разделяется на отдельные компоненты.
Ректификация – это процесс термического разделения нефти и нефтепродуктов на фракции.
Самостоятельная работа обучающихся с учебником и заполнение таблицы «Переработка нефти»:
Название фракции
Температура кипения, °СХимический состав
Продукты переработки
Первичная переработка – физический процесс. Известно, что в Японии из 1 т нефти получают около 97% бензина, в США – около 80%, в России – 50-55%. Почему такие цифры? Что является остатком первичной переработки?
Мазут – это ценное сырье, но области его применения не широки или его вообще просто сжигают. Но мазут можно подвергать переработке. Для этого используют вторичную переработку не самой нефти, а мазута.
Мазут подвергают химической переработке, получая при этом дополнительные количества бензина. Этот процесс называют крекингом.
Крекинг – процесс термического расщепления углеводородов. Первая в мире крекинг-установка была предложена русскими инженерами Шуховым и Гавриловым в 1891 году.
С16Н34 → С8Н18 + С8Н16
гексадекан октан октенДля получения более качественного бензина проводят – риформинг – ароматизация, процесс превращения алканов и циклоалканов в ароматические УВ. Путем химической обработки нефти в настоящее время получают многочисленные органические вещества. Этим занимается нефтехимическая промышленность.
Заезжая на бензозаправку мы видим колонки с надписями марок бензина: А-78 (80), А-92, А-95. Что означают эти записи?
Буква А – автомобильный бензин. Цифра – «октановое число», т.е. детонационная устойчивость – это основная характеристика бензина, устойчивость бензина к сжатию в цилиндре внутреннего сгорания.
Низкая устойчивость – преждевременное воспламенение паров бензина, даже со взрывом. Поэтому наблюдаются такие явления в двигателе: резкий стук в цилиндре, затем резкий хлопок, похожий на взрыв.
Устойчивым к детонации является бензин, полученный каталитическим крекингом, поэтому его подвергают ароматизации, и прямой перегонке. Для качественной характеристики детонационной стойкости выработана октановая шкала (это эталон, а не реальный состав бензина). Октановое число изооктана (2,2,4 – триметилпентан) – 100% (max), н-гептана – 0% (min). Например, бензин марки А-95 устойчив к детонации так же, как смесь состава изооктана – 95% и н-гептана 5%.
А можно ли опытным путем определить качество бензина?
Да, можно. Для этого необходимо иметь воду, йодную настойку, бензин.
Проведем лабораторный опыт.
Нальем в пробирку немного воды 0,5 мл, затем йодной настойки и прильем бензин, встряхнуть. Наблюдаем за окраской. Если окраска исчезнет, то пред нами крекинг-бензин низкой марки, содержащий непредельные УВ (А-80).Если йод окрасил верхний слой, то перед вами бензин прямой перегонки, не содержащий непредельные УВ (А-92). Этот опыт можно провести и с раствором перманганата калия вместо йодной настойки.
Как утечки нефти при её добыче и транспортировке влияют на состояние окружающей среды? Ежегодно происходят экологические катастрофы, причиной которых является использование людьми нефти в своей жизни. Как избежать загрязнения окружающей среды?
Природный и попутный нефтяной газ
Знакомство с источниками углеводородов мы начнём с природного газа. Запасы природного газа на нашей планете велики. Что такое природный газ?
Природный газ представляет собой смесь газов, состав которой в значительной мере определяется месторождением. Однако в любом случае основным компонентом является метан, объёмная доля которого колеблется от 70 до 98%. Остальные компоненты – это этан, пропан, бутан, изобутан, неорганические газы (азот, углекислый и благородные газы). Чем больше относительная молекулярная масса углеводорода, тем меньше его содержание в природном газе.
Природный газ не имеет запаха, а известный всем запах "газа" – это запах этилмеркаптана, который специально добавляется в газ на городской газораспределительной станции (ГРС) для возможности определять утечку газа по запаху.
Попутный нефтяной газ растворён в нефти или находится над 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 больше его гомологов, чем в природном газа. 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?
- Важнейшие месторождения природного газа Российской Федерации (Западная Сибирь (Уренгой, Заполярье); Волго-Уральский бассейн (Оренбург, Вуктыльск). - Преимущества природного газа перед другими видами топлива (Самый дешевый вид топлива; обладает высокой тепловой способностью; легко транспортируется по газопроводам; экологически чисты.Рефлексия
Выполнение теста.
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.
Домашняя работы :§10