Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Химия / Конспекты / Использование природного и попутного нефтяного газов
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Химия

Использование природного и попутного нефтяного газов

библиотека
материалов

10 класс.

Тема: Использование природного и попутного нефтяного газов.

Форма урока: групповая проектно - исследовательская работа.

Цели урока: усвоение свойств алканов, входящих в состав газов; исследование областей использования газа как химического сырья; развитие умений выявлять проблемы, обсуждать возможные варианты исследования, продумывать ход деятельности, распределять обязанности, делать выводы, принимать решения; развитие познавательного интереса, коммуникативных качеств, умений действовать как самостоятельно, так и в коллективе; актуализация навыков решения расчетных задач.


Ход урока.

I.Организационный момент.

Проверка домашнего задания.

-На прошлом уроке мы познакомились с основным использованием природного газа как топлива.



hello_html_bdf78eb.png


Но любое явление имеет и положительное, и отрицательное значение для человека. Какие же вы определили плюсы и минусы использования газа как горючего?


Ответы учащихся:

(-) В смеси с воздухом газ взрывоопасен.


hello_html_595a058c.png


Газ – ценное химическое сырье - жалко его сжигать.

hello_html_5b2b6ade.png


Метан, основная составная часть природного года, оказывает слабое наркотическое действие на организм, угнетает нервную систему.

(+) Природный газ – энергетически выгодное природное топливо, так как при сгорании метана и его гомологов выделяется большое количество теплоты:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2 O+ 890 к Дж

Сгорает без образования золы.


hello_html_m7da54648.png


Для облегчения транспортировки и хранения природного газа его сжижают, охлаждая при повышенном давлении.

Газ легко сжимается, удобно транспортировать в баллонах.

hello_html_3816712d.png

В тридцатые годы 19 века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил – бензина еще не было. Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых «самодвижущихся колясках» – автомобилях. Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.

hello_html_69561af2.png


Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина – вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация оксида углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше. Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.


- Что показал экскурс в историю открытия состава природного газа?

Выступления учащихся по вопросам домашнего задания:

Первое упоминание о составе болотного газа связано с работами Клода Луи Бертолле (1786), который доказал, что « горючий газ» из болот образуется при разложении органических веществ без доступа воздуха.

Запасы природного газа на Земле велики.

hello_html_m107bb3b9.png


Основной компонент – метан, содержаться и другие газы гомологического ряда алканов. Чем выше относительная молекулярная масса углеводорода, тем меньше его в природном газе. Например, состав природного газа Газлинского месторождения (в объемных процентах) следующий:

Метан

Пропан

Бутан

Азот

Углекислый газ

93,3%

2,0%

0,2%

2%

0,1%


Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах (т. н. одорантов). Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан.

hello_html_m3c9198a0.png


Примерный состав попутного газа Туймазинского нефтяного месторождения Республики Башкортостан (в объемных процентах)?

hello_html_m66270d3a.png


Метан 40% Этан 20% Пропан 17% Бутан 20% Пентан 2% Азот 0,5% Углекислый газ 0,5%

- Эти попутные газы перерабатывают на газоперерабатывающих заводах и получают различные газовые смеси (стр. 66 таблица 7 в учебнике Г.Е. Рудзитиса).


hello_html_m52d60bfd.png


Так же получают и различные индивидуальные вещества


hello_html_m4981a367.png

II. Погружение в проект

1 этап. Подготовительный

Класс делится на 3-4 группы по 7-9 человек, так называемые проектно-исследовательские институты. Затем группа делится на три подгруппы ( расчетное бюро, исследовательское бюро и проектное бюро по 2-3 человека в каждой подгруппе).

2 этап. Организация деятельности

Каждая подгруппа получает задание, состоящее из трех частей:

1) Решить задачу.

2) Из данного углеводорода получить вещества, имеющие применение в народном хозяйстве.

3) Предложить схему - проект производства какого- либо полимера из данного исходного вещества.

На выполнение задания дается 20-30 минут. Пункты 1 и 2 оформляются письменно, проверяются учителем после урока. Пункт 3 выносится на доску и представляется группой устно.

3 этап. Осуществление деятельности.

Каждый учащийся работает в соответствие со своими знаниями и способностями, при необходимости консультируется с учителем, подбирают необходимую информацию, подготавливают презентацию результатов. Учитель консультирует и контролирует деятельность ребят.

III . Подведение итогов и формулировка выводов.

4 этап. Оформление результатов деятельности групп.

Учащиеся оформляют и сдают работы с решением задач, схемы использования веществ в народном хозяйстве и выносят на доску ( интерактивную) результаты проекта с уравнениями реакций.

IV Представление результатов.


5 этап. Презентация деятельности.

Учитель определяет очередность выступления групп. Учащиеся представляют результаты работы, дают взаимооценку деятельности и ее результатов.

V Заключение.

6 этап. Оценка результатов и процесса деятельности.


Учитель дает качественную и количественную оценку деятельности учащихся. Выставляет оценки группам.

-Нельзя забывать, что газообразные природные источники углеводородов взрывоопасны. Взрывы метана в каменноугольных шахтах уносят тысячи жизней, взрывы газопроводов наносят экологический и экономический ущерб, взрывы бытового газа разрушают дома, обрывают жизнь ни в чем не повинных людей.

hello_html_m2f12e690.png

Поэтому, прежде чем использовать газ в хозяйственной деятельности и быту, людям просто необходимо изучить его свойства, не допускать халатности и безответственности при работе с газом. Должна быть квалифицированная подготовка персонала и замена устаревшего оборудования на современное экологически безопасное. Все это в будущем предстоит осуществить вам.

Домашнее задание. 1 уровень - Физические свойства и средний состав нефти.

2 уровень - Состав нефти различных месторождений.

3 уровень - Октановое число и детонационная стойкость бензинов.

Данная проектная деятельность меняет характер взаимоотношений между учащимися и учителем. Учитель становится партнером в работе, совместно с ним школьники осваивают такие ее стороны, как целеполагание, планирование, контроль и учет, которые при классно - урочной системе обучения обычно берет на себя учитель.

Проект - это специально организованный учителем и самостоятельно выполняемый учащимися комплекс действий, где они могут быть самостоятельными при принятии решения и ответственными за свой выбор, за результат труда и за создание творческого проекта.



ЗАДАНИЕ ДЛЯ I ГРУППЫ


1. Решите задачу.

Коксовый газ содержит (в объемных долях) 0,6 водорода, 0,25 метана, 0,04 этилена, 0,04 азота, 0,07 углекислого газа. Рассчитайте объем воздуха (в м ³ ), который потребуется для полного сгорания 1 м ³ коксового газа


2. Составьте схему превращений метана.

Известно, что важнейшей составной частью природного газа является метан. Какие вещества, имеющие применение в народном хозяйстве, можно получить из метана?

Подпишите применение полученных веществ, составьте уравнения реакций соответствующих предложенной схеме.

(6-7 веществ – оценка «5»;

4-5 веществ – оценка «4»;

2-3 вещества – оценка «3»)

3. Большое значение в народном хозяйстве имеет полимер поливинилхлорид, его формула

(- СН2 – СН – ) n

|

СI


Его используют для изготовления труб, искусственной кожи, шлангов, сумок, дисков и др.

Предложите схему производства поливинилхлорида из метана. Какие материалы, реагенты, аппараты потребуются для этого? Запишите уравнения реакций.

Вынесите проект, подготовленный на компьютере, на экран и представьте группой устно.


ЗАДАНИЕ ДЛЯ II ГРУППЫ


1. Решите задачу.

Попутный нефтяной газ содержит (по объему) 60% метана, 17% этана,

7% пропана, 13% азота и 3% углекислого газа. Рассчитайте, сколько м воздуха потребуется для полного сгорания 1 м ³ попутного нефтяного газа.

2. Составьте схему превращений этана.

Из природного и попутного нефтяного газов можно извлечь достаточно большое количество этана. Какие вещества, имеющие применение в народном хозяйстве, можно получить из этана?

Подпишите области применения полученных продуктов, составьте уравнения реакций, соответствующих предложенной схеме.

Если предложено (6-7 веществ – оценка «5»;

4-5 веществ – оценка «4»;

2-3 вещества – оценка «3»)

3. Большое значение в народном хозяйстве имеет полимер полистирол, его формула:

(- СН – СН2 – ) n

|

С6Н5


Из полистирола изготавливают органическое стекло, пуговицы, гребни, электророзетки, электроизоляторы, игрушки и т. д.

Предложите схему производства полистирола из этана. Какие материалы, реагенты, оборудование потребуются для этого?

Запишите уравнения реакций.

Вынесите проект, подготовленный на компьютере, на экран и представьте группой устно.






ЗАДАНИЕ ДЛЯ III ГРУППЫ

1. Решите задачу.


Природный газ содержит (по объему) 90% метана, 4% этана, 2% пропана, 4% азота. Рассчитайте, сколько м³ воздуха потребуется для полного сгорания

1 м³ природного газа.


2. Составьте схему превращений бутана.

Из попутного нефтяного газа и продуктов крекинга нефти можно извлечь бутан. Какие вещества, имеющие применение в народном хозяйстве, можно получить из бутана?

Подпишите области применения полученных продуктов, составьте уравнения реакций, соответствующих предложенной схеме.

Если предложено получение (6-7 веществ – оценка «5»;

4-5 веществ – оценка «4»;

2-3 вещества – оценка «3»)


3. В народном хозяйстве широко используется хлоропреновый каучук, его формула: ( - СН2 – СН = С – СН2 – ) n

|

CI

Его применяют для производства бензостойких шлангов, транспортерных лент, электроизоляции для кабелей.

Предложите схему производства хлоропренового каучука из бутана. Какие материалы, реагенты, аппараты потребуются для этого?

Вынесите проект, подготовленный на компьютере, на экран и представьте группой устно.





























Приложение

РЕШЕНИЯ И ОТВЕТЫ К ЗАДАНИЮ ГРУППЫ I


1. В 1000 л (1 м ) коксового газа содержится 600 л Н2, 250 л СН4, 40 л С2Н4, 40 л N2,

70 л СО2. N2 и СО2 не горят

600*1

2 + О2 → 2Н2О V1(O2) = ———— = 300 л

2

250*2

СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О V2(O2) = ———— = 500 л

1

40*3

С2Н4 + 3О2 → 2СО2 + 2Н2О V3(O2) = ———— = 120 л

1

V(O2) = 300+500+120=920 л

920 л – 21%

V воздуха – 100%

Vвоздуха = 4381 л или 4,381 м³


2. С6Н6 ← С2Н2 ← СН4 → СН3CI → СН2CI2 → СНCI3 → СCI4

Растворитель сварка, хладоагент растворитель наркоз растворитель

резка металлов

С + Н2

Получение типогр. Восстановитель

краски, наполнитель металлов

резины

свет 1500º

1) СН4 + CI2 → СН3CI + НCI 5) 2СН4 → С2Н2 + 3Н2

свет 600º

2) СН3CI + CI2 → СН2CI2 + НCI 6) 3С2Н2 → С6Н6

С акт

свет t º

3) СН2CI2 + CI2 → СНCI3 + НCI 7) СН4 → С + 2Н2


свет

4) СНCI3 + CI2 → СCI4 + НCI


t º HCI P,tº,кат

3. СН4 → С2Н2 → СН2 = СН → ( - СН2 – СН –)n

2 | |

CI CI

На первой стадии производства понадобится печь для пиролиза метана.

На второй стадии потребуется хлороводород, реактор, устойчивый к агрессивной среде, выложенный изнутри керамической плиткой.

На третьей стадии понадобится инициатор (Н2О2), реактор, выдерживающий высокие давления и температуру.

1500º

2СН4 → С2Н2 + 3Н2

СН ≡ СН + НCI → СН2 = СНCI

P,tº,H2O2

n СН2 = СНCI → ( - CH2CH – )n

|

CI


РЕШЕНИЯ И ОТВЕТЫ К ЗАДАНИЮ ГРУППЫ II


1. В 1000 л (1 м ³ ) попутного нефтяного газа содержится: 600 л СН4, 170 л С2Н6, 70 л С3Н8,

130 л N2, 30 л СО2. N2 и СО2 не горят

600*2

СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О V1(O2) = ———— = 1200 л

1

170*3,5

С2Н6 + 3,5О2 → 2СО2 + 3Н2О V2(O2) = ———— = 595 л

1

С3Н8 + 5О2 → 3СО2 + 4Н2О V3(O2) = 70*5 = 350 л

V(O2) = 1200 + 595 + 350 = 2145 л

2145 л – 21%

V воздуха – 100%

Vвоздуха = 10214 л или 10,214 м³


2. С3Н8 + С3Н6 ← С6Н14 → С6Н12 → С6Н6

↓ ↓ Растворитель растворитель

СН4 + С2Н4 (- СН2 – СН –)n

|

СН3 С6Н6CI6

Пакеты, однораз. посуда фунгицид

С + Н2 (- СН2 – СН2 -)n

Краска восст. пакеты

300º

1) С6Н14C6H12 + Н2 5) n С3Н6 → (- СН2 – СН -) n

Pt |

300 º t º СН3

2) C6H12C6Н6 + 3Н2 6) С3Н8 → СН4 + С2Н4

Pt

Свет р,t,H2O2

3) C6Н6 + 3CI2 → С6Н6CI6 7) n С2Н4 → ( - СН2 – СН2 - )n

t º tº

4) С6Н14 → С3Н8 + С3Н6 8) СН4C + 2Н2


Ni,tº Ni,tº t,p

3. С2Н6 → С2Н4 → С6Н5 - С2Н5 → С6Н5 – СН = СН2 → (- СН – СН2 - ) n

Иниц. |

С6Н5

На первой стадии производства понадобится нагревание, катализатор никель.

На второй стадии реагент бензол.

Третья стадия идет с использованием никеля при нагревании в реакторе.

Четвертая стадия проходит в реакторе, выдерживающем высокие температуры и давления.

Ni,tº

1) С2Н6 → С2Н4 + Н2

2) С2Н4 + С6Н6 → С6Н5 - С2Н5

Ni,tº

3) С6Н5 - С2Н5 → С6Н5 – СН = СН2 + Н2

P,tº,H2O2

4) n С6Н5 - СН = СН2 → ( - СН – СН2 –) n

|

С6Н5

РЕШЕНИЯ И ОТВЕТЫ К ЗАДАНИЮ ГРУППЫ III


1. В 1000 л (1 м ³ ) природного газа содержится: 900 л СН4, 40 л С2Н6, 20 л С3Н8,

40 л N2. N2 и не горит

СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О V1(O2) = 900*2 = 1800 л

С2Н6 + 3,5О2 → 2СО2 + 3Н2О V2(O2) = 40*3,5 = 140 л

С3Н8 + 5О2 → 3СО2 + 4Н2О V3(O2) = 100 л

V(O2) = 1800 + 140 + 100 = 2040 л

Vвоздуха = V(O2) : 0,21 = 2040 : 0,21 = 9714,3 л или 9,7 м³


С2Н5ОН СН3СООН

Медицина, пищев. пром Пищевая пром.

↑ ↑

2. С2Н6 + С2Н4 ← С4Н10 → СН2 = СН – СН = СН2

Для созревания

Фруктов (- СН2 – СН = СН – СН2 -) n

С + Н2произ-во резины

Краска для восстановитель (-CН2 – СН2 -)n

Типограф. Металлов пакеты, посуда


500º,AI2О3

1) С4Н10 → СН2 = СН – СН = СН2 +2Н2

P,tº,H2O2

2)n СН2 = СН – СН = СН2 → (- СН2 – СН = СН – СН2 -) n

t º

3) С4Н10 → С2Н4 + С2Н6

P,tº,H2O2

4)n С2Н4 → (-CН2 – СН2 -)n


5) С2Н6 → 2С+ 3Н2

t,p3РО4

6) С2Н4 + Н2О → С2Н5ОН

tº,кат

7) 2 С4Н10 +5О2 → 4СН3СООН +2Н2О

CI2 AI2O3,tº P,tº,H2O2

3. С4Н10→ СН3 – СН – СН2-СН3→CН2=С-СН=СН2 → (-СН2-С=СН-СН2-)n

| | |

СI СI СI

На первой стадии бутан хлорируется при УФ облучении. НА второй стадии необходим реактор жаростойкий и катализатор оксид алюминия, а также газоотводная труба для водорода. Полимеризацию необходимо проводить в толстостенном, жаропрочном

реакторе при нагревании с участием инициатора.

cвет

1) С4Н10 + СI2→ СН3 – СН – СН2-СН3 +НСI

|

СI

2) СН3 – СН – СН2-СН3→ CН2=С-СН=СН2 +2

| |

CI CI

3) CН2=С-СН=СН2 → (-СН2-С=СН-СН2-)n

| |

CI CI




Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Краткое описание документа:

Форма урока: групповая проектно - исследовательская работа.Цели урока: усвоение свойств алканов, входящих в состав газов; исследование областей  использования газа как химического сырья; развитие умений выявлять проблемы, обсуждать возможные варианты исследования, продумывать ход деятельности, распределять обязанности, делать выводы, принимать решения; развитие познавательного интереса, коммуникативных качеств, умений действовать как самостоятельно, так и в коллективе; актуализация навыков решения расчетных задач.
Автор
Дата добавления 24.04.2014
Раздел Химия
Подраздел Конспекты
Просмотров688
Номер материала 83053042408
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх