Диск "Органическая химия 10-11 класс"/ Углеводороды/ Введения/ гиперссылка интерактивная анимация 1.1

Параграф 7, стр. 31-33, составить 10 тестовых вопросов с 3 вариантами ответов

 

Тема урока: «Нефть. Нефтепродукты».

Форма урока: лекция

Задачи урока

Образовательная: изучить свойства нефти, её состав, дать представление о её перегонке как о физическом процессе и о химических способах переработки нефти, о применении нефтепродуктов. Ознакомить учащихся с основными понятиями: ректификация, крекинг, риформинг, ароматизация углеводородов, детонационная стойкость бензина, октановое число.

Развивающая: развивать самостоятельность учащихся в работе с источниками информации, умение пользоваться знаниями, полученными на других предметах, сравнивать способы переработки нефти и анализировать достижения химической науки в

этой области.

Оборудование: на партах оборудование для изучения физических свойств нефти, инструкция к л/р, коллекции «Нефть и нефтепродукты»; географическая карта России и карта Астраханской области, компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска; на демонстрационном столе – установка для прямой перегонки нефти, таблица «Термический крекинг», «Каталитический крекинг», модель птицы, кристаллизатор со смесью воды и нефти, портреты Д.И.Менделеева, М.В.Ломоносова, Н.Д.Зелинского.

Ход урока

I Организационный момент

II Изучение н/м с опорой на знания учащихся

План

1.Состав нефти, перегонка нефти

2. Крекинг нефти (термический, каталитический)

3. Задачи в области развития нефтеперерабатывающей промышленности

 

Вводное слово учителя. Знакомит учащихся с темой урока, планом урока, целью и задачами (межпредметные связи).

Учитель: что такое нефть, что можете рассказать о ней, как люди с древности научились

добывать и использовать нефть для своих нужд, какие точки зрения существуют о происхождении нефти.

Сообщение учащегося (желательно презентация).

Учитель: чтобы узнать о месторождениях нефти в нашей стране и Астраханской области

нам понадобятся знания экономической географии. Кто может рассказать и показать на карте.

Сообщение учащегося.

Учитель: изучим физические свойства нефти, для этого выполним небольшую лабораторную работу, следуя инструкции.

Школьники выполняют л/р, записывают наблюдения

Учитель включает диск Кирилла и Мефодия, слайд состав нефти.

Учитель: какими свойсвами обладает нефть? Уч-ся делятся наблюдениями.

Учитель знакомит со слайдом «Состав нефти»

Учитель: Расскажите о истории переработки нефти.

Сообщение уч-ся.

Дем. слайдов «Перегонка нефти в промышленности», Рассказывает о перегонке мазута.

Мазут – это не только топливо для котельных, но и ценнейшее сырьё для получения различных видов технических смазочных масел. Переработать мазут не так - то просто, он состоит из тяжёлых углеводородов, поэтому его надо нагревать до температуры выше 350^о С. При такой высокой температуре углеводороды разлагаются на углерод и водород.

Чтобы этого не происходило, процесс проводят при пониженном давлении и в специальных вакуумных установках. Они похожи на установки для прямой перегонки такая же трубчатая печь и ректификационная колонна.

Учитель демонстрирует установку для перегонки нефти в лаборатории, демонстрирует перегонку нефти.

Учитель: подробнее изучим продукты первичной переработки нефти и мазута.

Дем. коллекцию «Нефть. Нефтепродукты», показывает и рассказывает о том, что можно получить из мазута

Школьники изучают коллекции «Топливо» и «Нефть. Нефтепродукты» в лабораторном режиме.

Сообщение учащегося о применении нефтепродуктов.

Учитель включает интерактивную доску.

Учитель: на технологии, изучая трактор, вы знакомитесь с качеством топлива, с марками

бензина. Показателем качества является детонационная стойкость. Расскажите.

Сообщение уч-ся (интерактивная доска).

Учитель: при прямой перегонке нефти получают только 20 % бензина, это количество не могло удовлетворить всё возрастающий спрос. Необходимо было найти способы получения дополнительных источников получения бензина. Такой способ был найден и назван крекингом (от англ. to crack- расщеплять). Промышленный крекинг- процесс был изобретён русским инженером Владимиром Григорьевичем Шуховым.

Сообщение уч-ся о В.Г.Шухове.

Учитель: в чём суть процесса (на интерактивной доске)

Это химический процесс (по радикальному мех-му)

С₁₆Н₃₄→С₈Н₁₈+С₈Н₁₆

гексадекан октан октен

С₈Н₁₈ →С₄Н₁₀ + С₄Н₈

бутан бутен

С₄Н₁₀ → С₃Н₆ + СН₄

пропан метан

Образуются непредельные углеводороды, что повышает детонационную стойкость бензина.

Крекинг-это процесс расщепления углеводородов на молекулы с меньшим числом атомов

углерода.

Учитель дем. табл «Термический крекинг»

Происходит в трубчатой печи сырьё (мазут) нагревают до 470-550^оС под давлением до 5 МПа. При таких условиях образуется жидкость, которую разделяют в ректификационной

колонне.

Учитель дем табл «Каталитический крекинг»

Каталитический крекинг осуществляют с помощью катализатора природных или синтетических алюмосиликатов. Благодаря катализатору процесс ведётся при более низкой температуре 450-500^оС и с большей скоростью. Технически провести каt крекинг

было очень сложно, т к каt покрывался продуктами разложения углеводородов и он терял свою активность. Приходилось восстанавливать активность каt путём выжигания. Инженеры сконструировали установки, которые работают по принципам «кипящего слоя», циркуляции и непрерывности. Сырьё-газойль поступает из трубчатой печи смешивается с пылевидным нагретым каt и по трубопроводу непрерывно поступает в реактор. Ёмкость реактора очень велика и частицы каt перемешиваясь напоминаю

кипящую жидкость. Происходит крекинг. Продукты крекинга поднимаются вверх, очищаются от частиц каt и поступают на ректификацию. Катализатор удаляется из реактора, он подхватывается потоком воздуха и выносится в регенератор. В регенераторе

так же по принципу кипящего слоя происходит выжигание ненужных веществ с поверхности каt. После этого он вновь поступает в реактор, смешиваясь по пути с сырьём.

Учитель дем (на рабочем столе компьютера) таблицу. Сравнительная характеристика

термического и каталитического крекингов.

Учитель: кроме крекинга вторичной переработкой нефти является ароматизация углеводородов, т е превращение предельных и циклических в ароматические углеводороды. Процессы происходят при риформинге (облагораживании) бензинов. Их

нагревают в присутствии платинового катализатора.

Учитель: данные вопросы изучает специальная отрасль производства нефтехимическая промышленность. Важной её задачей является внедрение безотходных производств. Это позволяет экономнее расходовать нефтересурсы и оберегать окружающую среду.

Нефть и нефтепродукты могут являться сильнейшими источниками загрязнения.

Сообщение уч-ся

Дем. Птицы в нефти.

III Итоги урока

Выполнены ли цель и задачи. Оценка работы учащихся. Д/З § 53.

 

 

Цели урока:

 

• 
  Познакомить с составом нефти и способами ее переработки.
• 
  Рассмотреть основные международные грузопотоки нефти, определить страны, которые остаются ведущими экспортерами нефти.
• 
  Перспективы развития нефтеперерабатывающей промышленности. Познакомить с экологическими проблемами, связанными с переработкой нефти.

^ Ход урока: Учитель химии.

Опрос домашнего задания:

1) Состав и применение природного газа.

2) Состав и применение нефтяного газа.

Работа по разноуровневым карточкам:

1. Осуществить превращения:

Записать в тетради тему урока. Прочитать цели урока.

Мы рождаемся и живем в мире продуктов и вещей, полученных из нефти. В истории человечества были каменный и железный периоды. Как знать может быть историки назовут нефтяным или пластмассовым наш период. Нефть – является наиболее титулованным видом полезных ископаемых. Ее величают и «королевой энергетики» и «царицей плодородия». А ее королевский сан в органической химии – «черное золото». Нефть создала новую отрасль промышленности – нефтехимию, она же породила ряд экологических проблем.

^ Сообщение ученика: Роль нефти в современном мире.

Нефть известна человечеству с давних времен. На берегу Евфрата она добывалась 6-7 тыс. лет до н. э. Использовалась она для освещения жилищ, для бальзамирования. Нефть являлась составной частью зажигательного средства, вошедшего в историю под названием «греческого огня». В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц.

Вначале 19 века в России из нефти путем перегонки было получено осветительное масло, названное керосином, который использовался в лампах, изобретенных в середине 19 века. В тот же период в связи с ростом промышленности и появлением паровых машин стал возрастать спрос на нефть как источник смазочных веществ. Внедрение в конце 60-х гг. 19 века бурения нефтяных скважин считается зарождением нефтяной промышленности.

На рубеже 19-20 веков были изобретены бензиновый и дизельный двигатели. Это привело к бурному развитию добычи нефти и способов ее переработки.

Нефть-это «сгусток энергии». Используя всего лишь 1 мл этого вещества, можно нагреть на один градус целое ведро воды, а для того чтобы вскипятить ведерный самовар, нужно менее половины стакана нефти. По концентрации энергии в единице объема нефть занимает 1 место среди природных веществ. Даже радиоактивные руды не могут конкурировать с ней в этом отношении, так как содержание в них радиоактивных веществ настолько мало, что для извлечения 1 мг ядерного топлива надо переработать тонны горных пород.

Залежи сырой нефти и газа возникли 100-200 миллионов лет назад в толще Земли. Происхождение нефти- одна из сокровенных тайн природы.

Существует 2 теории происхождения нефти: неорганическая теория и органическая теория. Неорганическая теория- нефть образуется на основе карбидов металлов.

 

В нефти встречаются углеводороды сложного строения: половые гормоны, холестерин. Теория органического происхождения: произошла нефть на основе мельчайших организмов при их отмирании. В итоге на основе белков и жиров этих организмов получилась нефть.

Современная наука имеет веские доказательства того, что в доисторические времена микроскопические морские растения и животные оказались включенными в осадочные породы, образовавшиеся на дне моря. В результате все более глубокого погребения под толщей осадочных пород органические вещества подверглись воздействию высоких температур и давления, что привело к их термическому разложению и образованию нефти и газа.

^ Учитель химии: А сейчас познакомимся с физическими свойствами нефти.

Лабораторный опыт №1.

Тема: Физические свойства нефти.

Ход работы:

1. Рассматриваем пробирку с нефтью (масленичная жидкость, темно-бурого цвета, почти черного с характерным запахом.)

Нефть не напоминает по запаху бензин, с чем ассоциируется представление о ней. Аромат нефти придают сопутствующий сероуглерод, остатки растительных и животных организмов.

2. Растворяем нефть в воде (не растворяется, на поверхности образуется пленка). Плотность пленки меньше воды, поэтому она находится на поверхности.

Учитель биологии: О влиянии нефти (продолжение лабораторного опыта: обмакивание пера в стакан с водой на поверхности которой пленка из нефти).

^ Сообщение ученика: «Нефтяная чума».

«Нефтяная чума» появилась не сегодня и не внезапно. Еще в 1922 году в Великобритании принято постановление, запрещающее слив нефти в ее территориальные воды. В дальнейшем заключались международные соглашения, проводились международные совещания, создавались советы и комитеты по борьбе с нефтяным загрязнением морей. Но благополучного решения проблемы пока не видно.

Ежегодно в мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн. тонн нефти. Аэрофотосъемкой со спутников зафиксировано, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега.

Источников поступления нефти в моря и океаны много: это сброс очистных вод, принос загрязняющих компонентов реками. В настоящее время из каждых 10 добываемых в море тонн нефти 7-8 тонн доставляется к местам потребления морским транспортом. Почти каждый год случаются крупные катастрофы. В 1967 году произошла авария супертанкера «Тори Каньон» у берегов Западной Европы. В море6 попало 120 тыс. тонн нефти. Огромное нефтяное пятно обезобразило прибрежные воды и берега Франции и Англии. Погибло 50 тыс. водоплавающих птиц, т.е. 90% морских птиц этих районов.

Если перечислять все происходившие за последние годы аварии судов, получится громадный список. А всего 1 литр попавшей в воду нефти лишает кислорода, столь необходимого рыбам, 40 тыс. литров морской воды.

1 тонна нефти загрязняет 12 км² поверхности океана. Личинкам некоторых морских рыб необходимо сделать первый глоток воздуха. Нефтяная пленка не позволяет этого сделать, и они гибнут.

Икринки многих рыб развиваются в приповерхностном слое воды. Опасность встречи с нефтью здесь особенно велика. На 1 гектаре морской поверхности может погибнуть более 100 миллионов рыбок, если имеется нефтяная пленка. Чтобы ее получить достаточно вылить 1 литр нефти.

Некоторые составные части нефти несут гибель морским беспозвоночным и Ракообразным животным. Моллюски, например, накапливают канцерогенные вещества, извлекаемые ими из нефти.

Трудно перечислить все беды, которые причиняет «нефтяная чума» океану.

Учитель химии: Нефть природная смесь углеводородов различной молекулярной массы, содержащих от 5 до 50 атомов углерода. В состав нефти входят следующие классы органических соединений:

алканы

циклопарафины

ароматические углеводороды

В основном в состав нефти входят алканы, как линейного так и разветвленного строения. В ней найдены все изомеры гексана, гелтана. Кроме углеродов нефть содержит:

 

Состав нефти различных месторождений различен.

Учитель химии: Нефть перерабатывают на нефтеперерабатывающих заводах.

Диск "Органическая химия 10-11 класс"/ Углеводороды/ Введения/ гиперссылка интерактивная анимация 1.1

Способы переработки нефти:

1) Физический метод (первичная переработка самой нефти)

2) Химический метод (вторичная переработка, т. к. перерабатывается не сама нефть, а фракции, полученные в процессе первичной переработки)

Физический метод. Перегонку нефти осуществляют в установке, которая состоит из трубчатой печи и ректификационной колонны. По трубопроводу подается нефть, где она нагревается до t=320-3500и в виде смеси жидкости и паров поступает в колонну. Внутри она имеет горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки. Пары нефти подаются в колонну через отверстия, поднимаются вверх, при этом они постепенно охлаждаются и сжижаются. Менее летучие получаются на первых тарелках, боле летучие поднимаются вверх. При этом выделяют следующие фракции (заполнить таблицу).

Фракции	Состав фракции	t кипения	Применение

Остаток после перегонки (мазут) также подвергают вакуумной перегонке (при пониженном давлении) и получают: солярные масла (дизельное топливо), смазочные масла (машинные, цилиндровые), оставшаяся часть гудрон. Недостаток перегонки малый выход бензина (20%). (Спросить заполненную таблицу).

Химические способы переработки. (Выход бензина до 70%). Крекинг- слово произошло от «тухрек»- раскалывать, расщеплять. Способ изобретен русским инженером в 1891 г., в России начал осуществляться только после Октябрьской революции. Цель- получение бензинов, непредельных углеводородов. Сырье- соляровые фракции. Условия-t=470-5500. Р=2-7 Мпа. Процесс крекинга заключается в расщеплении молекул углеводорода с длинной углеродной цепью на более короткие под действием высокой t.

 

При термическом крекинге образуется много микромолекул газообразных углеводородов, которые можно использовать как сырье для получения спиртов, карбоновых кислот, В.М.С.(полиэтилен). Бензин низкого качества. В мире всего 10% получают термического крекинга.

Каталитический крекинг, при нем расщепление углеводородов происходит при более низкой t (450-5000) с применением катализаторов, процесс происходит с большой скоростью. Бензин более высокого качества, т. к. наряду с реакциями расщепления идет реакция изомеризации и образуются разветвленные углеводороды. Непредельных углеводородов содержится меньше, поэтому он более устойчив при хранении. Получают преимущественно авиационный бензин.

Пиролиз- наиболее жесткая форма термического крекинга, t больше 7000. Получают газообразные вещества (этилен, ацетилен). Сырье любое (от природного газа до нефти).

Риформинг- это процесс ароматизации бензина. Получают бензин высоких качеств и много ароматических углеводородов.

Таким образом, мы познакомились с основными способами переработки нефти.

^ Учитель химии: Нефть используется в мировом хозяйстве, не только как энергоресурс, но и широко применяется в химической промышленности.

Сообщение ученика: Применение бензина широко распространенно в автомобильной промышленности. Лигроин используется как горючее для тракторных двигателей, керосин- для реактивных авиационных двигателей, газойль – дизельное топливо. Из мазута получают солярные масла- дизельное топливо, смазочные масла, вазелин, парафин. В настоящее время наибольшую ценность среди нефтепродуктов представляют бензиновая и керосиновая фракции. Причем первая применяется не только как горючее для химической промышленности. В процессе крекинга нефти полученные продукты применяют: в получении взрывчатых веществ, лекарственных мазей, мазей для приготовления парфюмерных изделий, волокна лавсана, растворителей, бутадиенового каучука, бутадиенстирольного каучука, горючего для двигателей внутреннего сгорания.