Урок-конференция с использованием интерактивной доски "Нефть"

“Нефть”

Урок-конференция с использованием интерактивной доски. 10 класс

Цели урока:

• усвоение учащимися свойство, состав нефти и нефтепродуктов;

• усвоение взаимосвязь состава, строения, свойств и применения нефтепродуктов;

• изучение сущность прямой перегонки нефти, термического и каталитического крекингов нефтепродуктов;

• развитие умения выделять существенные признаки и свойства объектов, классифицировать факты, делать выводы;

• развитие познавательный интерес, умения действовать самостоятельно, воспитание культуры умственного труда;

• формирование гражданскую позицию, воспитывать бережное отношение и любовь к родной земле.

Задачи.

Образовательные:

• обобщить и систематизировать знания учащихся о природных источниках углеводородов и их значении в народном хозяйстве страны;

• дать понятие о различных способах переработки газа, нефти, угля.

Развивающие:

• способствовать развитию мыслительной деятельности, творческих способностей и познавательного интереса, навыков коммуникативного общения;

• создать условия для развития умений самостоятельно приобретать знания, используя различные источники информации.

Воспитательные:

• способствовать формированию чувства патриотизма, гордости за успехи отечественных ученых-химиков;

• продолжить формирование экологического мировоззрения, экономической грамотности.

Оборудование: образцы нефти и нефтепродуктов, коллекция «Нефть», учебник «Органическая химия» для 10 класса (авторы Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман, М., Просвещение, 2008), интерактивная доска, презентации учащихся.

Ход урока

На доске написан девиз урока:

«Время от времени полезно заглядывать в архивы. Полнее сознавая прошедшее, мы уясняем современное». ( Александр Иванович Герцен)

Учитель: Ребята, мы с вами завершили изучение раздела «Углеводороды». Давайте повторим пройденный материал. (Флипчарды 2-6)

Ф2- найти ошибки;

Ф3-анаграммы;

Ф4- по формулам веществ определить класс соединений;

Ф5- по названиям веществ определить класс соединений;

Ф6- соответствие формулы вещества классу углеводородов.

"В предгорьях древнего Урала,

Кто ведает, с каких времен,

Дремал под снежным покрывалом

Его величество Девон.

Сменялись, падали короны,

Вражда губила племена,

В подземных кладовых девона

Вскипала черная волна "

Мы начинаем изучение нового раздела органической химии - «Природные источники углеводородов». Одним из источников углеводородов является нефть.

Тема урока «Нефть»: (Флипчард 7)

План урока:

1. История нефти и нефтяного дела.

2. Физические свойства нефти.

3. Состав нефти.

4. Значение нефти и нефтепродуктов.

5. Перегонка нефти. Крекинг нефтепродуктов.

6. Применение нефтепродуктов.

6. Бензин – нефтепродукт.

7. Решение экологических проблем.

8. Знаете ли вы, что…

История нефти и нефтяного дела.

(Флипчард 8)

С середины XIX века, темная, дурно пахнущая, добываемая из-под земли жидкость превратилась в кровь человеческой цивилизации.
Нефть – причина или движущая сила многих конфликтов и войн ХХ века.
Нефть – предмет соперничества держав.
Нефть – главный товар в мире, от цены которого в немалой степени зависит «самочувствие» глобальной экономики.
В Средние века ее подмешивали в олифу для улучшения красок. Нефть активно использовалась в медицине, и, кстати, не только древними. Нефть добавлялась в состав для бальзамирования в Древнем Египте.
Еще в середине XIX века в США очищенная нефть под названием «масло сенека» или «горное масло» предлагалась как средство от головной и зубной боли, глухоты, ревматизма, водянки и рекомендовалась для заживления ран на спинах лошадей и мулов. Естественно, нефть в древности использовалась и для освещения.
Ну и, наконец, в военных целях. Точный состав знаменитого греческого огня (oleum incendarium), не раз спасавшего Византийскую империю от врагов, сегодня неизвестен. Но ученые считают, что для составления смеси, именовавшейся греческим огнем, которую невозможно было затушить ни водой, ни песком, использовались нефть, смола, селитра, канифоль и сера.

Сначала нефть просто собирали в тех местах, где она выходила на поверхность земли. Позже стали копать колодцы.
Бакинское ханство было окончательно присоединено к Российской империи в начале XIX века. Можно было бы считать, что именно к этому времени следует отнести рождение российской нефтяной промышленности. Однако это не совсем так. 

Нефть и нефтяное дело имеют многовековую историю. Знакомство человека с этой удивительно замечательной жидкостью произошло несколько тысяч лет до нашей эры. При раскопках городов поселений древнего Египта были найдены светильники, в которых содержались остатки высохшего нефтебитума. Археологические исследования, проведенные на берегах Евфрата, позволили установить, что в этих местах уже 6-­8 тысяч лет назад находились примитивные нефтяные промыслы. В Европе асфальт, продукт окисления нефти, был известен при­мерно 4-5 тысяч лет назад. Нефть с древнейших времен известна на Кавказе. При раскопках близ Керчи была найдена амфора, сосуд, которым пользовались около 2000 лет назад. В амфоре нахо­дилась высохшая нефть с составом, близким крымской нефти.

(Флипчард 9)

Первый в мире нефтеперегонный завод был построен архангельским купцом Федором Прядуновым на Ухте в 1745г...

"В предгорьях древнего Урала,

Кто ведает, с каких времен,

Дремал под снежным покрывалом

Его величество Девон.

Сменялись, падали короны,

Вражда губила племена,

В подземных кладовых девона

Вскипала черная волна "

Физические свойства нефти

(Флипчард 10)

Нефть - это маслянистая жидкость с характерным специфическим запахом. Цвет нефти изменяется от черного и бурого до желтого и белого цвета. Это зависит от наличия различных примесей смолистого характера. В Азербайджане известно Сураханское месторожде­ние белой нефти. В самых верхних горизонтах нефть была бес­цветной. Нефть переливается на солнце всеми цветами радуги. Нефть обладает свойством светопоглощения. Это свойство используется для контроля движения нефти по пласту в процессе разработки месторождений. Интересным свойством нефти является ее способность к поверхностному натяжению. Из малень­кой капли нефти в воде образуются большие плавающие нефтяные пленки. Этим удивительным свойством нефти нередко пользовались моряки, застигнутые бурей во время плавания.

О свойствах нефти можно привести такой курьезный при­мер. С полуострова Мангышлак в Альметьевск в бутылке при­везли нефть месторождения Узень и, показывая ее, не могли вы­лить из бутылки. В Казахстане по остывшей за ночь нефтяной ловушке-озеру ранним утром можно свободно пройти пешком. Значит, нефть обладает разной вязкостью. Нефть нерастворима в воде, но легко растворяется в бензине, в бензоле. Нефть хорошо растворяет йод, серу и ее соединения, воздух, СО₂, СО, H₂S. Нефть при охлаждении застывает. Температура застывания за­висит от содержания в нефти парафина. Легкозастывающая до­бывается тяжело, плохо транспортируется и хранится. Все не­фти Различия в физических свойствах обуславли­вается внутренним строением нефти.

Состав нефти

(Флипчард 11)Учитель: (о составе нефти) Огромные заслуги в разгады­вании тайн внутреннего строения нефти принадлежат ученым – химикам Д.И.Менделееву, плеяде русских ученых А.М.Бутлерову, В.В.Марковникову, Н.Д. Зелинскому, С.С.Наметкину, Б. A. Казанскому. Итак, что же такое нефть? Из чего она состоит? (Флипчард 13) Ответить на вопрос частично поможет решение следующей задачи: на основе данных количественного анализа содержания химических элементов установите формулы углеводородов, входящих в состав ромашкинской нефти:

а) массовая доля углерода в данном углеводороде составляет 92,3%, массовая доля водорода – 7,75%, относительная плотность по водороду составляет 39.

б) массовая доля углерода в данном углеводороде составляет 83,7%, массовая доля водорода –16,3%, относительная плотность по водороду составляет 43.

Определите класс углеводородов.

Ученики решают задачи на месте и у доски.

По составу нефть- это ложная смесь углеводородов различной молекулярной массы, главным образом (в них растворены твердые и газообразные углеводороды). Обычно это углеводороды следующих классов:

• Алканы;

• Циклоалканы;

• Арены.

В нефти, добываемой из разных месторождений, содержатся как углеводороды нормального строения, так и их изомеры. В ней найдены все изомеры пентана, гексана, гептана.

Итак, в состав нефти входит более 150 различных углеводородов в разном количественном соотношении. Вот почему нефть является источником углеводородов. Она – смесь жидких углеводородов, поэтому нефть не имеет формулы. На сегодняшний день известно около 27600 месторождений нефти, значит, существует 27600 видов. В состав нефти кроме углеводородов входит вода, минеральные соли, кислород-, серосодержащие органические вещества, глина, песок. Состав нефти различных месторождений различен. (Флипчард 13) Так нефти Татарии, Западной Украины содержат преимущественно алканы, нефть Азербайджана богата аренами, а нефть Америки и Саудовской Аравии- циклопарафинами.

Значение нефти

Ученик о значении нефти: Нефть - бесценный дар природы. Роль и значение нефти в нашей жизни огромны. Именно поэтому ее называют “черным золотом”, “жидким золотом”, “кровью индустрии”.

В наши дни нефть – богатейшее сырье для химической промышленности. Еще из нефти на заводах получают парафин для свечного и спичечного производств, вазелин, бензол и толуол для производства взрывчатых веществ, гудрон для пропитки шпал, нефтяной кокс для отопления, короче, около пяти тысяч различных видов продуктов, используемых в промышленности, в быту. Не будет преувеличения, если скажем, что современная цивилизация основана на нефти:

... Нефть, нефть, нефть – черное ты злато,

Коль с тобой поладим, заживем богато.

Много ты умеешь, ты сердца волнуешь,

Ты людей согреешь, ты людей обуешь.

Видно, от природы сильной ты породы:

Двигаешь машины, фабрики, заводы.

В сердце полыхала яркая зарница,

Ты поля вспахала, где растет пшеница

Нaши души греешь и горишь ты жарко

Ты весь день чернеешь, ночью светишь ярко,

Ты в стихах воспета, как же не гордиться!

Дай своим поэтам песней насладиться,

Далеко всем виден монумент фонтана ­

Честь хорошим людям, слава Татарстану!

(Н.Мельников «Ода нефти»)

(Флипчард 14) Великий ученый Д.И.Менделеев ясно понимал, каким прекрасным материалом для различных химических производств является нефть и нефтепродукты, и бросил свою знаменитую фразу: “Нефть не топливо! Топить можно и ассигнациями”. Он этим подчеркнул значимость нефти.

Перегонка нефти.

Учитель: Трудным и долгим был путь открытий тайн переработки нефти.

(Флипчард 15) Перегонка нефти начинается с ее очистки: это удаление воды, сероводорода, сернистых газов, растворенных солей и твредых примесей. После очистки нефти начинается ее перегонка. Первичная переработка нефти- это перегонка. Перегонка нефти осуществляется в установке, которая состоит из трубчатой печи, ректификационной колонны и холодильника. Трубчатая печъ - это огромное сооружение, с сетью труб длиной до тысячи и более метров. По ним насосом прокачuвается сырая нефть. В печи нефть нагревается до 350⁰С. Нефть кипит, и ее большая часть превращается в пар, который по подземному трубоустройству попадает в ректификационную колонну. Ректификационная колонна представляет собой огромное цилиндрической формы сооружение высотой 40 м, диаметром 3-4 м, похожее на башню. Внутреннее устройство ректификационной ко­лоннны исключительно простое и чрезвычайно остроумное. По всей высоте она разделена горизонтальными перегородками - так называемыми тарелками с комнату величиной. В середине тарелки отверстие как в чудо-печке. Самое замечательное в колонне – это способность разделить углеводороды на группы, одновременно пререводя из парообразного состояния в жидкое. Каждый вид нефтепродуктов, мазут, газойль, керосин, лигроин, бензин находят в колонне свою тарелку. Такое разделение нефти основано на том, что нефть – это смесь различных углеводородов с разной температурой кипения.

(Флипчард 16) При перегонке нефти получают следующие фракции:

Газолиновая фракция –

40 – 200⁰ С, продукты – углеводороды от C₅ до C₁₁ газолин и бензин.. При дальнейшей перегонке выделенной фракции получают газолин (tкип = 40–70 °С), бензин (tкип = 70–120 °С) – авиационный, автомобильный и т.д.

Лигроиновая фракция –

150 – 250⁰ C, продукты – углеводороды от C₈ до C₁₄ лигроин. Лигроин применяется как горючее для тракторов. Большие количества лигроина перерабатывают в бензин.

Керосиновая фракция –

180 – 300⁰ C, продукты – углеводороды от C₁₂ до C₁₈;

230 – 305⁰ C – дизельное топливо (C₁₃до C₁₇). Керосин после очистки используется в качестве горючего для тракторов, реактивных самолетов и ракет.

Газойль-

Выше 300⁰С, продукты - углеводороды С₁₅-С₃₆.

Мазут содержит углеводороды с числом атомов углерода от 18 до 50.

(соляровое масло C₁₈ – C₂₅, смазочное масло – C₂₈ – C₃₈ , вазелин, парафин, гудрон).

Комплексом нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов “ТАНЕКО” за первое полугодие 2013 года переработано 730,5 тысячи тонн нефтесырья, произведено 725,5 тысячи тонн нефтепродуктов.

При прямой перегонки нефти выход бензина составляет всего от 5 до 25%. А как удовлетворить потребность в бензине, если каждая третья семья города и района имеет транспортное средство, работающее на бензине. Чтобы не допускать “бензинового голода” ученые нашли, вернее, переоткрыли способ разлагать тяжелый мазут и превращать его в летучий бензин.

Крекинг нефтепродуктов.

Вторичная переработка нефти связана с изменением структуры углеводородов, входящих в её состав.

(Флипчард 17) Впервые способ превращения бурого тяжелого мазута в светлый бензин был открыт в 1891 году В.Г. Шуховым(термический крекинг). Это замечательное изобретение получило название «крекинг», что значит от английского «расщепление», т.е. из более крупных молекул углеводородов нефти можно получить более мелкие молекулы углеводородов, отвечающие составу бензина:

С₁₆Н₃₄ → С₈Н₁₆ + С₈Н₁₈ или

С₁₂Н₂₆ → С₆Н₁₄ +С₆Н₁₂

Таким способом получают главным образом автомобильный и авиационный бензин. Выход его из нефти достигает 70%.

Различают термический и каталитический крекинг, но оба являются химической переработкой нефти.

Самостоятельная работа по учебнику. Учащиеся первого варианта изучают особенности термического крекинга (стр. 101-102, учебника), учащиеся второго варианта изучают особенности каталитического крекинга ( стр. 102- 103, учебника).

Обсуждение прочитанного: (Флипчард 18)

Ещё одним из видов вторичной переработки нефти является риформинг - процесс ароматизации, т. Е. превращение парафинов и циклопарафинов в ароматические углеводороды в присутствии катализаторов (платины или молибдена).

Применение нефтепродуктов.

Учитель: А где же применяются эти нефтепродукты? (сообщение с презентацией учащихся)

Бензин – нефтепродукт.

Учитель: Таким образом, каждая фракция имеет большое значение, но более подробно остановимся на бензине. (сообщение с презентацией учащихся)

Качество бензина определяется стойкостью к детонации. Под детонацией понимают взрывное горение бензина при сжатии, что недопустимо. Детонационную стойкость характеризуют октановым числом. Бензин прямой перегонки имеет невысокое октановое число, т.к. в нем много углеводородов нормального строения. Для увеличения октанового числа проводят ароматизацию – риформинг бензинов в определенных условиях:

Рt, 300⁰С +3Н₂

циклогексан бензол

СН-СН₃ С-СН₃

Рt, 300⁰С +3Н₂

метилциклогексан толуол

Ароматические углеводороды значительно повышают октановое число.

Решение экологических проблем.

(сообщение с презентацией учащихся)

Эколог: построены 15 нефтеловушек, а на р. Степной Зай построены боновые заграждения. Для очистки водоемов и почвы используют препарат «Деворойль» - сообщество углеводородокисляющих бактерий. Успешно применяется и препарат «Эконадин», разработанный Одесским университетом. Препарат рассеивают на поверхности нефтяной пленки, бактерии принимаются за работу, а торф не дает пленки опуститься на дно. Результаты этих работ на лицо. В реках появилась речная форель – рыба благородная, которая подавалась в давние времена к царскому столу. Она любит прохладную чистую водицу, как, впрочем, и хариус. Когда-то этих рыб водилось на юго-востоке республики несчетное количество.

Для решения экологических проблем в октябре 1990 года в г.Альметьевск было создано совместное предприятие ЗАО «ТАТЕХ». Одним из основных направлений его деятельности является выполнение комплекса работ по предотвращению потерь нефти и уменьшению загрязнения воздушного бассейна путем герметизации резервуарных парков за счет применения технологии улавливания легких фракций углеводородов.

Таким образом, нефтяники вышли на научный уровень решения экологической проблемы.

«Знаете ли вы,…»:

1. что единственный музей нефти находится в Лениногорске. Музей действует уже более 30 лет. (Флипчард 19)

4. что баррель 159 л = 159 дм – единица измерения нефти на мировом рынке. У нас добытую нефть измеряют в тоннах, в батманах (1 батман – 3,5 кг).

5. (Флипчард 20) что в 1897 г. Рудольф Дизель изобрел двигатель внутреннего сгорания. Высокое давление в топливном насосе и мелкие отверстия форсунки дизельного мотора дают возможность использовать более тяжелые углеводороды в виде топлива. Эту фракцию углеводородов называют дизельным топливом.

6. (Флипчард 21) что есть различные теории происхождения нефти. Теория происхождения нефти из органических веществ является общепризнанной. Основоположником этой теории является М. В. Ломоносов, а И.М. Губкин глубже развивал это направление.

(Флипчард 22) Задача на дом: из нефти получают бензин с массовой долей выхода 25% и мазут с массовой долей выхода 55% от массы нефти. При дальнейшей переработке мазута получают еще некоторое количество бензина с массовой долей выхода 60% от массы мазута. Рассчитайте массу бензина, который будет получен из нефти массой 200 кг.

Подведение итогов.

Учитель : Спасибо за интересные сообщения.

1. Что нового вы узнали на уроке?

2. Чему научились на данном уроке?

3. Что понравилось на уроке?

4. Хотели бы вы вновь изучать новый материал в данной форме урока?

Сегодня на уроке мы познакомились особенностями состава, свойств и применения нефти и нефтепродуктов, изучили сущность и значение переработки нефти.

Оценивается участие учащихся в проведении данной конференции.

Домашнее задание § 17, ответить на вопр 10 -14, решить задачи 2и 3 с 79