• ХІД УРОКУ
  • В ході нашого уроку хотілося б також отримати відповіді на такі важливі в наш час питання, як
  • Чому в нашому повсякденному житті ми теж залежимо від цієї непоказної на вигляд рідини (демонструю нафту)
  • Відповісти на всі ці питання нам допоможе сьогоднішній урок.
  • Слайд № 2
  • Що відомо про походження нафти
  • А тепер познайомимося з цією речовиною ближче.
  • Слайд № 11
  • Слайд № 13
  • Слайд № 14
  • Слайд № 15
  • Чим же відрізняються різні марки бензину
  • «Бензин: склад і октанове число.
  • Вивчаючи нафту, не можна залишити поза увагою питання про екологічні проблеми, повязані з нафтою
  • Нафта та продукти її переробки - то, без чого сьогодні людство не проживе і дня.
  • Але з жалем доводиться констатувати, що більше 90% цього найціннішого вуглеводневої сировини витрачається поки як паливо, тільки решту 10% витрачаються на хімічну переробку.
  • На закінчення нашого уроку я б хотіла, щоб ви пояснили, чому Д.І.
  • (учні висловлюють свої пропозиції)
  • Ці слова сказані в звязку з спалюванням легкої бензинової фракції.
  • Досить згадати факели попутних нафтових газів в районах нафтовидобутку і факели над нафтопереробними заводами.
  • розробка уроку хімії в 10 класі на тему: "Нафта"




    Скачати 29.46 Kb.
    Дата конвертації19.05.2017
    Розмір29.46 Kb.

    Урок по темі "Нафта. Склад і переробка нафти. Нафтопродукти"

    Цілі і завдання уроку:

    Ознайомити учнів з нафтою як природничоісторичним тілом, гіпотезами походження нафти, складом і властивостями.

    Поглибити і розширити уявлення школярів про природних джерелах нафтохімічної сировини, довести, що нафта - цінне джерело вуглеводнів.

    Формувати вміння самостійно працювати з новими джерелами інформації: аналізувати, систематизувати, класифікувати, відбирати необхідну інформацію.

    Розвивати творчі та аналітичні здібності учнів, вміння аргументувати власну думку.

    Формувати вміння працювати в групах.

    Виховувати почуття "ліктя", відповідальності, взаємодопомоги і взаємопідтримки.

    Підтримувати пізнавальний інтерес до предмету.

    Устаткування: банку з нафтою, стакан з водою, 4 пробірки з нафтою, колекції «Нафта і нафтопродукти», презентація, мультимедійне обладнання.

    ХІД УРОКУ

    1. Підведення до теми

    Слайд № 1

    Привіт хлопці! Сьогодні перед нами стоїть завдання познайомитися з нафтою, її складом, властивостями і способами переробки. В ході нашого уроку хотілося б також отримати відповіді на такі важливі в наш час питання, як:

    1. Чому запаси вуглеводневої сировини визначають економічний потенціал і міць країни, а за рівнем їх переробки можна судити про рівень цивілізації суспільства?

    2. Чому в нашому повсякденному житті ми теж залежимо від цієї непоказної на вигляд рідини (демонструю нафту)?

    Одним словом, чому нафту так важлива для людини, і серед корисних копалин нафту називають «королевою енергетики», називають її «чорним золотом»?

    Відповісти на всі ці питання нам допоможе сьогоднішній урок.

    Епіграфом до уроку буде вислів Зелінського Слайд № 2

    1. Вивчення нового матеріалу

    Почнемо з історії ...

    історичні відомості

    Нафта відома людству з давніх часів. Як показали археологічні розкопки, на березі Євфрату вона добувалася 6-7 тис. Років до н. е. Нафта використовувалася для освітлення жител, додавалася до складу для бальзамування трупів.

    Слайд № 3

    У Китаї буріння було відомо ще в XVIII в. до нашої ери. Для її видобутку будувалися нафтові колодязі. Китайці вживали нафту для освітлення, як ліки і у військових цілях. Китайські воїни з "вогненних візків" кидали горщики з палаючої нафтою до лав ворогів.

    Слайд № 4

    У VII столітті н. е. Візантійці створили так званий "грецький вогонь". В одному з численних рецептів, які греки зберігали у великій таємниці, написано "Візьми чисту сірку, нафту, винний камінь, смолу, кухонну сіль, дерев'яне масло; гарненько провари все разом, просочи цим складом клоччя і підпали. Такий вогонь можна погасити тільки піском або винним оцтом ". У середні століття вона використовувалася головним чином для освітлення вулиць. У ХV столітті в Парижі з'явилися перші асфальтовані вулиці. Головне, нафту стали використовувати для гасових ламп, для забивання щілин і смоління судів

    Незважаючи на те, що, починаючи з 18 століття, робилися окремі спроби очищати нафту, вона використовувалася майже до 2-ї половини 19 століття в натуральному вигляді. У цей період у зв'язку із зростанням промисловості і появою парових машин став зростати попит на нафту як джерело мастильних речовин. Це призвело до бурхливого розвитку видобутку нафти і способів її переробки.

    Перші нафтові компанії перевозили нафту в винних бочках, баррелях, місткістю 48 галонів або 180 літрів. Потім стали наливати по 42 галона, або 159 літрів. В комерції барель (42 галона) до сих пір служить для вимірювання кількості нафти.



    Що відомо про походження нафти? Слайд № 5



    походження нафти

    Походження нафти є однією з таємниць природи. Суперечка про це відноситься до числа "великих геологічних суперечок", ще не завершених.

    Існує 2 теорії походження нафти: неорганічна теорія і органічна теорія.

    Пропозиція про неорганічний походження нафти висунув в 1876 р Д.І. Менделєєв. Він вважав, що вода, яка потрапляє в надра Землі по тріщинах-розламах в земній корі, під дією високих температур і тисків реагує з карбідом заліза, утворюючи вуглеводні, які піднімаються по тріщинах породи, накопичуючись в пустотах - пастках.

    Основи біогенної теорії походження нафти в нашій країні заклали академіки В.І. Вернадський і І.М.Губкін. Відповідно до цієї теорії нафта утворилася із залишків наземної рослинності, які зносилися ріками в водойми, і морського зоо-і фітопланктону. Один з істотних аргументів на користь цієї точки зору наявність у складі нафти суперечка і пилку рослин, а також азотовмісних органічних сполук, ймовірно, провідних своє походження з хлорофілу рослин і гемоглобіну тварин.

    Питання про походження нафти має не тільки теоретичне значення. Він прямо пов'язаний з проблемою вичерпності ресурсів природних джерел вуглеводнів. Згідно біогенної теорії запаси нафти утворилися в ранні геологічні епохи, і зараз, спалюючи вуглеводневе паливо, людство необоротно витрачає ту енергію, яку запасли доісторичне живі організми. Якщо ж нафту постійно утворюється в глибинах Землі, то буріння глибоких свердловин дозволить знайти практично невичерпні запаси. Остаточне рішення цього питання вченим ще належить знайти, хоча на сьогоднішній день все-таки найбільш доведеною вважається теорія біогенного походження нафти.

    родовища нафти

    Нафтогазоносних басейнів розвідано більше 600, розробляється 450, а загальна кількість нафтових родовищ сягає 50 тисяч. Слайд № 6

    Розрізняють легку і важку нафту. Легку нафту витягують з надр насосами або фонтанні способом. З такою нафти роблять в основному бензин і гас. Важкі сорти нафти іноді добувають навіть шахтним способом (у Республіці Комі), і готують з неї бітум, мазут, різні масла.

    Нафта найбільш універсальне паливо, висококалорійне. Її видобуток відрізняється відносною простотою і дешевизною, адже при видобутку нафти не опускається під землю людей. Транспортування нафти по трубопроводах не є великою проблемою. Головний недолік цього виду палива - невисока ресурсообеспеченность (близько 50 років). Общегеологіческіе запаси дорівнюють 500 млрд. Тонн, в тому числі розвідані 150 млрд. Тонн.

    Основні запаси нафти знаходяться в північній півкулі. Всього 75 країн світу видобувають нафту, але 90% її видобутку припадає на частку всього 10 країн. Слайд № 7

    Головні країни виробники:

    Саудівська Аравія, США, Росія, Іран, Мексика. Слайд № 8

    У той же час більше 4/5 споживання нафти припадає на частку економічно розвинених країн, які є головними країни-імпортери:

    Японія, Зарубіжна Європа, США.



    А тепер познайомимося з цією речовиною ближче. Групи учнів отримують інформацію для ознайомлення та роблять повідомлення.

    1 група

    Що таке нафту?

    Нафта - це "згусток енергії". За допомогою лише 1 мл. її можна нагріти на один градус ціле відро води, а для того щоб закип'ятити відерні самовар, потрібно менше половини склянки нафти. За концентрації енергії в одиниці об'єму нафту займає перше місце серед природних речовин. Навіть радіоактивні руди не можуть конкурувати з нею в цьому відношенні, так як вміст в них радіоактивних речовин настільки малі, що для вилучення 1 мг. ядерного палива треба переробити тонни гірських порід.

    Нафта - це не тільки основа паливно-енергетичного комплексу будь-якої держави.

    Тут доречно знамениті слова Д. І. Менделєєва "спалювати нафту - це те ж, що топити піч асигнаціями". В кожній краплі нафти міститься більше 900 різних хімічних сполук, більше половини хімічних елементів Періодичної системи. Це дійсно диво природи, основа нафтохімічної промисловості. Приблизно 90% всієї видобутої нафти використовується як паливо. Незважаючи на "свої 10%", нафтохімічний синтез забезпечує отримання багатьох тисяч органічних сполук, які задовольняють насущні потреби сучасного суспільства. Недарма люди шанобливо називають нафту "чорним золотом", "кров'ю Землі".

    Слайд № 9

    Нафта - горюча масляниста рідина зазвичай темного кольору, іноді майже чорного, хоча іноді зустрічається і слабо забарвлена в жовто-зелений колір, і навіть безбарвна, з різким своєрідним запахом, трохи легше води (щільність 0,73-0,97 г / см3) , в воді не розчинна.

    Слайд № 10

    Нафта - рідина дуже складного складу, що включає в себе близько 1000 різних речовин, велика частина яких - вуглеводні (90%) і органічні сполуки, що містять кисень, сірку, азот та інші елементи. Інші компоненти нафти включають воду, солі і механічні домішки (глину, пісок і т.д.) Зазвичай нафту містить три види вуглеводнів - парафіни, циклопарафіни (нафтени) і ароматичні.

    Слайд № 11

    З чого починалася переробка бензину? (Повідомлення учня)

    Слайд № 12

    Трохи з історії переробки нафти

    У 1840 ргубернатор м.Баку направив в санкт-петербурзьку Академію наук кілька бочок з нафтою для вивчення її промислового використання і отримав через деякий час відповідь: «Це смердюче речовина годиться тільки для змащення коліс у воза». Відповідь характеризував співробітників академії з не найкращого боку - в ці роки вже з'явилися перші перегінні заводи в Росії (на Кавказі) і в Америці.

    Переробку нафти на Кавказі вперше почали брати Дубініна, кріпаки з Володимирській губернії. Апарат Дубинін був дуже простий. В якості палива для перегонки нафти використовувалися дрова. Основною метою перегонки було отримання гасу. З 30 відер нафти отримували 16 відер гасу. Гас широко застосовували як паливо для гасових ламп, керогазів. Цікаво, що іншу частину нафти зазвичай знищували спалюванням, вона довгий час не знаходила застосування. Однак з винаходом двигуна внутрішнього згоряння саме ця фракція - бензин - виявилася чи не найголовнішим, найціннішим продуктом нафтопереробки.

    Сучасна нафтопереробка - це складний комплекс виробничих процесів, спрямований на отримання нафтопродуктів, а також сировини для нафтохімії та органічного синтезу.

    2 група

    Слайд № 13

    ПЕРЕГОНКА НАФТИ (первинна переробка)

    Так як нафта - складна суміш природних вуглеводнів різної молекулярної маси, то первинна переробка - це перегонка нафти, яка дозволяє розділити нафту на окремі фракції відповідно до температури кипіння вуглеводнів.

    Перегонка заснована на різниці температур кипіння вуглеводнів, що входять до складу нафти, тобто перегонка - фізичний процес, з вуглеводнями не відбуваються хімічні перетворення.

    У промисловості перегонку нафти здійснюють в установці, яка складається з трубчастої печі і ректифікаційної (розділової) колони. У печі знаходиться змійовик (трубопровід). По трубопроводу безперервно подається нафту, де вона нагрівається до 350 ° С і у вигляді пари надходить в колону ректифікації (сталевий циліндричний апарат висотою 50 - 60 м). Всередині вона має горизонтальні перегородки з отворами, так звані тарілки. Пари нафти подаються в колону і через отвори піднімаються вгору, при цьому вони поступово охолоджуються і сжижаются. Менш летючі вуглеводні конденсуються вже на перших тарілках, утворюючи газойльових фракцію. Більш летючі вуглеводні збираються вище і утворюють гасову фракцію, ще вище збирається Лігроїнова фракція. Найбільш летючі вуглеводні виходять у вигляді пари з колони і сжижаются, утворюючи бензин. Частина бензину подається назад в колону для зрошення піднімаються пари. Це сприяє охолодженню і конденсації відповідних вуглеводнів. Рідка частина нафти, що надходить в колону, стікає по тарілках вниз, утворюючи мазут, який представляє собою цінний суміш великої кількості важких вуглеводнів. Така перегонка називається фракційної.

    Склад фракцій і інтервали їх температур кипіння на різних заводах можуть сильно відрізнятися в залежності від вихідного складу нафти. І, крім того, на сучасному виробництві перегонка відбувається не в одній, а послідовно в декількох ректифікаційних колонах. Це обумовлено економічними міркуваннями (менше витрати енергії) і необхідністю отримати більш чисті продукти.

    Головний недолік такої перегонки - малий вихід бензину (не більше 20%).

    Слайд № 14

    завдання класу

    Ознайомлення з основними продуктами нафтопереробки (конспектування)

    3 група

    Слайд № 15

    Крекінгу нафтопродуктів (вторинна переробка)

    Для отримання високоякісних нафтопродуктів фракції нафти піддають вторинній переробці, так як при прямій перегонці виходить тільки 15-20% бензину, решта - висококиплячі продукти. Їх висока температура кипіння обумовлена тим, що молекули таких вуглеводнів є занадто довгі ланцюги. Процес розщеплення вуглеводнів нафти на більш леткі речовини називається крекингом (англ. To crack - колоти, розщеплювати). Крекінг дає можливість значно підвищити вихід бензину з нафти. Вперше крекінг-процес в Росії запропонував в кінці 19 століття інженер Володимир Григорович Шухов.

    Слайд № 16

    Сутність крекінгу полягає в тому, що при нагріванні відбувається розщеплення великих молекул вуглеводнів на більш дрібні, в тому числі на молекули, що входять до складу бензину. Зазвичай розщеплення відбувається приблизно в центрі вуглецевого ланцюга по С-С-зв'язку, наприклад:

    З 16 Н 34 → З 8 Н 18 + З 8 Н 16

    Утворені речовини частково можуть розкладатися далі, наприклад:

    З 8 Н 18 → З 4 Н 10 + З 4 Н 8

    З 4 Н 10 → З 2 Н 6 + З 2 Н 4

    Такий процес, здійснюваний при температурі близько 470 ° С -550 ° С і невеликому тиску, називається термічним крекингом. Цьому процесу зазвичай піддаються висококиплячі нафтові фракції, наприклад мазут.

    Бензин, одержуваний термічним крекингом, невисокої якості, не стійкий при зберіганні, він легко окислюється, що обумовлено наявністю в ньому ненасичених вуглеводнів.

    Більш перспективним каталітичний крекінг.

    Цей процес був вперше здійснений в 1918 році Н.Д. Зелінським. Його проводять в присутності каталізатора (алюмосилікатів: суміші оксиду алюмінію і оксиду кремнію) при температурі 450 - 500 ° С і атмосферному тиску. Зазвичай каталітичного крекінгу піддають дизельну фракцію. При каталітичному крекінгу, який здійснюється з великою швидкістю, виходить бензин вищої якості, ніж при термічному крекінгу. Це пов'язано з тим, що поряд з реакціями розщеплення відбуваються реакції ізомеризації алканів нормального будови.

    Крім того, утворюється невеликий відсоток ароматичних вуглеводнів, що поліпшують якість бензину.

    Слайд № 17

    Бензин каталітичного крекінгу більш стійкий при зберіганні, так як в його склад входить значно менше ненасичених вуглеводнів в порівнянні з бензином термічного крекінгу.

    Таким чином, висока якість бензину, одержуваного каталітичним крекингом, забезпечується наявністю в його складі розгалуженого будови вуглеводнів і ароматичних вуглеводнів.

    Чим же відрізняються різні марки бензину? (Повідомлення учня)

    Слайд № 18

    «Бензин: склад і октанове число. детонація »

    Бензин - основне паливо для двигунів внутрішнього згоряння. Від його якості залежить робота двигуна, його довговічність, швидкість пересування. Давайте подивимося, як працює автомобільний двигун.

    Суміш парів бензину з повітрям засмоктується в циліндр і стискається поршнем.

    Стиснута суміш підпалюється електричною іскрою від запальний «свічки». Вуглеводні, що входять до складу суміші, згоряють з утворенням оксиду вуглецю (IV) і води, а також оксиду вуглецю (II). Утворені гази рухають поршень, здійснюючи роботу. Чим сильніше стискається суміш парів бензину і повітря, тим більше потужність двигуна. Однак суміші деяких вуглеводнів, що входять до складу бензину, згоряють з вибухом ще до досягнення максимального стиснення. І відбувається це не від електричної іскри, а від високої температури в циліндрі. При цьому вибухова хвиля стихійно розподіляється в стислому просторі циліндра. Вона з величезною швидкістю вдаряє об поршень, про що свідчить характерний стукіт в двигуні. Таке вибухове згоряння, зване детонацією, призводить до передчасного зносу двигуна.

    Було встановлено, що детонацію в основному викликають вуглеводні нормального (неразветвленного) будови. У той же час вуглеводні з розгалуженим вуглецевим ланцюгом, а також ненасичені і особливо ароматичні вуглеводні допускають значне стиснення парів бензину з повітрям.

    Для характеристики якості бензину розроблена октанове шкала. Кожен вид автомобільного палива характеризується октановим числом. За нуль прийнята здатність до детонації у н-гептану, який детонує дуже легко. Октанове число щодо стійкого до детонації 2,2,4 - триметилпентана, частіше званого ізооктаном, прийнято за 100.

    За цією шкалою бензин з октановим числом 92 має такі ж детонаційні властивості, як суміш 92% (за обсягом) изооктана і 8% гептана. Саме октанове число вказують у маркуванні бензину. Чим вище октанове число, тим потужніший може бути двигун.

    Октанове число бензинової фракції, одержуваної безпосередньо перегонкою нафти, не перевищує 65 - 70, такий бензин не підходить для сучасних двигунів. Бензин з вищим октановим числом виходить при крекінгу. Залежно від типу крекінгу бензин має октанове число 70 -80. Якість бензину можна поліпшити також риформингом. Риформинг - це процес ароматизації бензинів, здійснюваний шляхом нагрівання їх в присутності платинового каталізатора. Дешевший і легкий шлях збільшення октанового числа полягає в додаванні до бензину деяких речовин, що змінюють характер горіння палива. Так, детонационную стійкість бензину збільшують невеликі кількості тетраетилсвинцю Pb (C 2 Н 5) 4.

    Такий бензин називають етилованим. Однак при його використанні в навколишнє середовище з вихлопних газів потрапляють надзвичайно шкідливі для неї і здоров'я людини сполуки свинцю. Щоб відрізнити етиловий бензин від звичайного, його фарбують в червонувато-фіолетовий колір. У багатьох країнах і більшості міст Росії використання етилованого бензину заборонено.

    В даний час в світі широко поширені антидетонаційні кислородсодержащие добавки до моторного палива, такі, наприклад, як метанол, етанол і інші.При згорянні палива з цими добавками в вихлопних газах не виникає ніяких додаткових забруднень. На жаль, в Росії поки застосування кисневмісних добавок поширене мало.

    Вивчаючи нафту, не можна залишити поза увагою питання про екологічні проблеми, пов'язані з нафтою

    Екологічні проблеми, пов'язані з нафтою

    Нафта нерастворима в воді і її щільність менше, ніж у води, потрапляючи в неї, нафта розтікається по поверхні, перешкоджаючи розчиненню кисню.

    Давайте проведемо експеримент, який доводить ці міркування.

    Порядок виконання експерименту:

    Додамо невелику кількість нафти в стакан з водою. Рідини не змішуються. Ми спостерігаємо нафтову плівку на поверхні води.

    Слайд № 19

    Якщо нафта потрапила у водойму, то нафтова плівка на поверхні води порушує обмін тепла, вологи і газів між водним середовищем і атмосферою, в результаті порушується біологічна рівновага. Кількість що надходить за рік в Світовий океан нафти оцінюється в 5-10 млн. Т. Нафта і нафтопродукти потрапляють в океан не тільки при аварії суден, але і при розвідці, видобутку і зливі баластових вод танкерами. 1 л розлитої нафти забруднює приблизно близько 40 тис. Л морської води.

    Слайд № 20

    Вплив нафти на екосистеми проявляється по-різному, в залежності від ступеня забруднення. Це може бути:

    - Безпосереднє отруєння живих організмів з летальним результатом.

    - Порушення фізіологічної активності.

    - Пряме обволікання нафтопродуктами живих організмів, відсутність доступу кисню. Виникнення хвороб, викликане потраплянням в організм вуглеводнів.

    - Негативні зміни в середовищі існування.

    III. Підведення підсумків уроку

    Нафта - головний товар в світі, від ціни якого в чималому ступені залежить «самопочуття» глобальної економіки. Нафта та продукти її переробки - то, без чого сьогодні людство не проживе і дня. Ми народжуємося і живемо в світі продуктів і речей, отриманих з нафти. Але з жалем доводиться констатувати, що більше 90% цього найціннішого вуглеводневої сировини витрачається поки як паливо, тільки решту 10% витрачаються на хімічну переробку.

    На закінчення нашого уроку я б хотіла, щоб ви пояснили, чому Д.І. Менделєєв говорив, що топити нафтою, це все одно, що топити асигнаціями? (учні висловлюють свої пропозиції)

    Менделєєву приписують не зовсім те, що він мав на увазі, - фраза, звичайно, не мала відношення до важливості розвитку нафтохімічних виробництв. Ці слова сказані в зв'язку з спалюванням легкої бензинової фракції. Але, на жаль, по ощадливості з вуглеводневим сировиною ми пішли не набагато далі. Досить згадати факели попутних нафтових газів в районах нафтовидобутку і факели над нафтопереробними заводами. Даремно спалюючи нафтопродукти, людство наближає момент їх вичерпання. За прогнозами, нафти в світі повинно вистачити на 40 років. Крім того, спалювання вуглеводневої сировини призводить до сумних екологічних наслідків: від смогу на вулицях міст до збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері Землі, яке, на думку деяких вчених, може привести до глобальної зміни клімату на планеті.















    Скачати 29.46 Kb.