Нефть и способы ее переработки

Методическая разработка урока химии в 10 классе

по теме “Нефть и способы ее переработки”

Ваганова Екатерина Андреевна, учитель химии,

высшая квалификационная категория,

Казенное общеобразовательное учреждение

«Специальная учебно-воспитательная школа №1»

Россия, Ханты-Мансийский автономный округ – Югра, г. Сургут

Тип урока: урок открытия новых знаний

Цель урока:развитие активности, самостоятельности, формирование ценностного отношения к химическим знаниям и естественнонаучного стиля мышления на основе изучения химического состава, свойств и способов переработки нефти

Задачи урока:

Обучающая. Изучить состав нефти, способы ее переработки. Ознакомиться с составом нефтяных фракций, применением нефтепродуктов.

Развивающая. Совершенствовать умения работать с литературными источниками, продолжить развитие умений устанавливать причинно-следственные связи; развивать интерес к предмету и процессу познания.

Воспитательная цель. Развивать знания школьников о комплексном использовании сырья. Формировать черты социально-направленной личности учащихся, бережное отношение к окружающей среде.

Оборудование:ПК, проектор, коллекция «Нефть и продукты ее переработки»,информационная карта «ректификационная колонна».

Планируемые результаты:

Предметные: ученик

называет причины детонационной стойкости бензина.

рассказывает о фракционной (первичной) переработке нефти.

на основе коллекции характеризует продукты переработки нефти

называет основные виды крекинга и условия его протекания.

Личностные:

обосновывает своё мнение об экологических проблемах использования нефти и нефтепродуктов.

дает оценку крупнейшим доказанным запасам нефти на планете и в Российской Федерации.

высказывает собственное мнение о химических свойствах углеводородов, входящих в состав бензина, которые определяют качество этого вида топлива.

проявляет активное желание к саморазвитию, потребность в достижении.

обосновывает ценность и значимость новых знаний по теме.

Метапредметные:

находит в тексте необходимую информацию о физических свойствах, химическом составе нефти;

устанавливает сходство и отличие в первичной и вторичной переработке нефти и группирует их по определённым признакам: исходные продукты, температурные показатели, продукты переработки нефти.

выделяет основную мысль по тексту учебника о риформинге нефти.

устанавливает этапы крекинга, группирует их по признакам для сравнения: условия проведения, скорость процесса, состав продуктов, свойства бензина.

Ход урока

I. Организационный момент

Приветствие учащихся. Вступительное слово учителя.

II. Актуализация знаний

Урок начинается с постановки вопроса: на прошлых уроках мы с вами занимались изучением углеводородов. Скажите какие классы углеводородов мы изучили? (алканы, алкены, алкины, алкадиены, арены).

Мы продолжаем изучение углеводородов. И сегодня мы поговорим вот о чем… Послушайте, для начала, стих-загадку и отгадайте ее.

Под землёй и под водой
И под вечной мерзлотой,
В золотых песках пустыни -
Спрятан ценный клад земной!

Этот углеводород
Добывают круглый год,
И потом трубопроводом
Отправляют на завод.

Отделяют керосин,
Битум, газ, мазут, бензин
Из мазута, между прочим,
Получают парафин

Знают все и стар и млад,
Чем так ценен этот клад,
Кто сокровищем владеет -
Просто сказочно богат!

- Как вы думаете, о чем идет речь? (о нефти).

Историки писали:

«У греков есть огонь, подобный небесной молнии. Они направляли его на врага и сжигали дотла»

Римляне называли её - каменноемасло и использовали в военных целях.

- Да, сегодня наш разговор о нефти.

III. Изучение нового материала

Учитель:тема нашего сегодняшнего урока - “Нефть и способы ее переработки”.

План урока:

Учитель:сегодня на уроке мы должны найти ответы на следующие вопросы:

Что такое нефть?

Какой состав имеет нефть?

Для чего она нужна?

Как перерабатывают?

А так ли она необходима?

Как она влияет на окружающую среду?

- Скажите, как связана тема нефти с темой углеводородов? Почему сегодня мы говорим именно о нефти? (т. к. нефть – это смесь углеводородов).

Об экономической мощи страны судят по количеству добываемой и особенно потребляемой нефти. И не потому, что нефть это топливо. Еще Д.И.Менделеев говорил, что… «Топить можно и ассигнациями». Ведь нефть- это ценное химическое сырье, из которого можно получить огромное количество разных органических веществ: пластмасс, волокон, каучуков, ядохимикатов и др. Поэтому важно знать, что такое нефть, из чего она состоит, каковы ее физические свойства, как перерабатывают нефть и какие продукты при этом образуются? Впрочем, все по порядку…

История добычи нефти (просмотр видеоролика)

Человек познакомился с нефтью еще за 5-6 тыс. лет до н.э. Наиболее

древние промыслы нефти известны на берегах Ефрата, в Керчи, в китайской провинции Сычуань. За 4 тыс. лет до н.э. древним шумерам, населявшим территорию между Тигром и Ефратом, был известен нефтяной битум, который они использовали как вяжущее и уплотняющее средство. В древности нефть добывали довольно примитивным способом. Для этого рыли ямы или канавы, в которые из почвы просачивалась нефть. Собранную нефть обычно не обрабатывали, а использовали такой, какой получали. Только в 1745 г. в России был пущен нефтеочистительный завод (очищали от воды и почвы) на реке Ухте Федором Прядуновым. А спустя 78 лет (в 1823 г.) недалеко от Моздока был построен нефтеперерабатывающий завод братьями Дубиниными (Василием, Макаром и Герасимом), крестьянами графини Паниной из Владимирской губернии. На нем получали керосин (в то время называемым фотогеном).Дубинины на 7 лет опередили немецкого ученого Рейхенбаха и на целое десятилетие – американца Салимана. Бурение нефтяных скважин началось с 1859 г. Первая в мире нефтяная скважина была заложена в 1864 г. на Кубани. А русский инженер Владимир Георгиевич Шухов в 1891 г. первым открыл процесс крекинга.

Учитель: перед вами на столе лежит инструктивная карта по теме сегодняшнего урока. Согласно этой карты мы и рассмотрим особенности нефти. Итак, задание № 1 – дать определение нефти (учащиеся записывают определение нефти в тетрадь).

Задание № 2 - физические свойства нефти.Маслянистая жидкость с характерным запахом от светло-бурого до черного цвета, легче воды и нерастворима в ней. Поэтому, образует на поверхности воды пленку, не пропускающую воздух

Задание № 3 – назовите и запишите один из способов переработки нефти

Вопрос учащимся: какой способ можно предложить для разделения углеводородов входящих в состав нефти?

Ответ:разные углеводороды имеют разную молекулярную массу, следовательно, разную температуру кипения. Вывод: разделение нефти основано на ее нагревании.

(учащиеся записывают определение фракционной перегонки).

Фракционная перегонка нефти осуществляется на нефтеперегонных заводах в ректификационной колонне, в которой повторяются циклы испарения и конденсации жидких веществ.

Ученики рассматривают информационную карту «ректификационная колонна».

Задание № 4 – заполнить таблицу «Продукты фракционной перегонки нефти».

Нефть — ценнейшее природное ископаемое, открывшее перед человечеством удивительные возможности химического перево­площения.Так как нефть - это смесь, то ее состав нельзя выразить одной формулой. Состав ее непостоянен и зависит от месторождения и преобладания содержащихся в ней углеводородов. Наиболее известныеместорождения нефти в нашей стране: Западная Сибирь, Западный Казахстан, Урало-Поволжье, Татарстан, Чечня, Майкопско-Краснодарское.

очистка

первичная перегонка (физические процессы)

крекинг

вторичная (химические процессы)

риформинг

1.Очистка - обезвоживание, обессоливание, отгонка летучих веществ.

Добываемую нефть называют сырой и не используют, т.к. она содержит воду, песок, механические примеси, соли и растворенные в ней газы. Поэтому нефть тщательно очищают, а только потом подвергают перегонки.

Когда кипит чайник, то из него со свистом вылетает пар, а на оконном стекле конденсируются капли дистиллированной, или перегнанной воды. На таком же принципе основана и перегонка нефти. Сначала нефть при нагревании в трубчатой печи испаряется, а затем ее пары поступают в ректификационную колонну, где конденсируются с разделением на части (фракции).

2.Перегонка - термическое разделение нефти на фракции, которые отличаются друг от друга температурой кипения и молекулярной массой.

В результате перегонки образуются фракции, которые мы оформим в виде таблицы(заполнение таблицы).

В процессе заполнения таблицы ученики рассматривают коллекцию «Нефть и продукты ее переработки»

Фракции Применение

Бензин (С₅ Н₁₂ – С₁₁ Н ₂₄) автомобильное и авиационное топливо

Лигроин (С ₈Н₁₈ – С₁₄ Н₃₀) горючее для тракторов

Керосин (С₁₂ Н ₂₆– С₁₈ Н₃₈) топливо для реактивных двигателей

Газойль (С₁₈ Н₃₈ – С₂₄ Н₅₀) дизельное топливо

Мазут (С ₂₀Н₄₂ – С₄₀ Н 82)топливо для котельных

Мазут, оставшийся в результате перегонки, представляет собой ценную смесь большого количества тяжелых углеводородов. Поэтому мазут подвергается дополнительной перегонке на вакуумной установке. Из него получают:

Соляровое масло дизельное топливо

Смазочные масла (веретенное, для смазки

цилиндровое, трансформаторное,

машинное и т.д.)

Парафин изготовление свечей, как изолятор, для

пропитки карандашей и спичек, в меди-

цине (парафинотерапия)

Вазелин косметика, медицина

Гудрон (асфальт) покрытие дорог

При перегонке получают всего лишь 20% бензина. Это количество не может удовлетворить потребностям автомобильной промышленности. Поэтому тяжелые углеводороды подвергают химической переработке.

Задание № 5 – записать уравнение реакции крекинга(ученики записывают в тетрадь уравнение реакции крекинга).

Крекинг - расщепление тяжелых углеводородов нефти на более легкие (летучие) углеводороды.

С₁₆ Н₃₄ С₈Н₁₈ + С₈Н₁₆

Крекинг

термический каталитический

(470-550 С)(450-500 С, кат.-алюмосиликаты)

-медленно--протекает-- быстро-

-много непредельных у/в--образуются--мало непредельных у/в-

(такой бензин можно обнаружить

по обесцвечиванию бромной воды)

-неустойчив при хранении--бензин- -устойчив при хранении-

-устойчив к детонации--неустойчив к детонации-

Задание № 6 – записать определение понятий «Детонационная устойчивость», «Риформинг».

Детонационная устойчивость- способность горючего выдерживать сильное сжатие в двигателе без преждевременного сгорания.

Неустойчивы к детонации алканы нормального строения. Устойчивы - непредельные, разветвленные предельные и ароматические углеводороды. Поэтому бензины подвергают облагораживанию- риформингу.

Риформинг- изменение структуры молекул или их объединение в более крупные.

Так низкокачественные бензиновые фракции превращаются в высококачественные. Также получают сырье для нефтехимической промышленности (90% всех органических соединений).

а) Изомеризация: СН₃ –СН₂ –СН₂–СН₃ СН₃ –СН –СН₃

СН3

б) Циклизация и ароматизация:

СН₃–СН₂ –СН₂ –СН ₂–СН ₂–СН₃ 4Н2 +

в) Алкилирование:

СН3 СН3

СН2 –С –СН3 + СН3 –СН –СН3 СН3 –С –СН2 – СН –СН3

СН3 СН3СН3СН3

Изооктан

Антидетонационные свойства углеводородов и их смесей выражают октановым числом.

Наиболее устойчив к детонации изооктан, его октановое число приняли за 100.Наименее устойчив н-гептан, октановое число которого принято за 0. Смешивая изооктан и

н-гептан, можно получать промежуточные октановые числа. Так, например, бензин 92 ведет себя так, как смесь 92% изооктана и 8% н-гептана. Чем больше октановое число, тем выше антидетонационные свойства бензина.

Охрана окружающей среды (видеоролик)

Попадание нефти в воду грозит огромной экологической катастрофой. Нефть образует на поверхности тонкую пленку, не пропускающую воздух, и это приводит к гибели обитателей водоемов. Кроме этого ежегодно от загрязнений нефтью гибнет около миллиона птиц. Потому, что нефть снижает защитную функцию оперенья (перья намокают и птица тонет), а также очистка перьев требует от птицы больших затрат энергии (это приводит к переохлаждению).

Предпринимались попытки бороться с разлившейся нефтью путем разбрызгивания над морем с самолетов огромных количеств нефтесвязывающих химических веществ. В лучшем случае в итоге с поверхности моря исчезала большая часть «черной чумы». Но уже давно стало ясно, что эти химические средства уничтожения нефти вряд ли менее опасны для биоценозов моря, чем сама нефть.

IV. Закрепление. Разгадывание кроссворда

V. Домашнее задание.Выполнить тестовое задание по теме «Нефть и продукты ее переработки».

Кроссворд по теме «Нефть и способы ее переработки»

Вопросы:

по вертикали:

1. Остаток после перегонки нефти.

3. Процесс расщепления углеводородов нефти на углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле.

Многократная перегонка нефти.

по горизонтали:

2.Важнейшее полезное ископаемое, горючая маслянистая жидкость темного цвета с характерным запахом.

Фракция нефти, собираемая в пределах 150⁰ С - до 250⁰ С которую подвергают крекингу для получения более легких углеводородов.

Разделение нефти на составные части (фракции) по их температурам кипения.

7. Дизельное топливо.

ОТВЕТЫ: