Презентация по химии на тему "Природные источники углеводородов: нефть. Переработка нефти. Топливо.

 Урок - кейс: «Природные источники углеводородов: нефть. Переработка нефти. Топливо.»

(по материалам всероссийского научно-методического журнала «Химия Всё для учителя» г. Москва «ИГ «Основа»» 7-8 июль-август 2017 Современный урок Нефть и способы её переработки О.Э.Сикорская, учитель химии МБОУ СОШ № 36, РСО-Алания, г. Владикавказ)

   Цель урока: создать условия для формирования представлений о нефти как ценном природном источнике углеводородов, о её составе и свойствах, способах переработки, области применения нефтепродуктов и экологических проблемах, возникающих в результате добычи и транспортировки нефти.

Задачи урока:

·         Образовательная: в процессе практической деятельности, на основе анализа предлагаемых ситуаций и известной обучающимся информации сформулировать представления о нефти.

·         Развивающая: дать возможность обучающимся стать активными участниками урока посредством проведения химического эксперимента, установить логические связи учебного материала с жизнью.

·         Воспитательная: повысить внимание обучающихся к проблемам охраны окружающей среды; продолжить формирование коммуникабельности через выполнение определённых видов парной и коллективной работы.

    Планируемые результаты.

    Предметные: формирование представлений о нефти и способах её переработки.

    Личностные: воспитание чувства само- и взаимоуважения; развитие сотрудничества при работе в группах; воспитание интереса к химии; формирование ценности здорового образа жизни.

   Метапредметные: развитие речи; формирование умений сравнивать, наблюдать, делать выводы; формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики, учитывающего социальное, культурное, языковое, духовное многообразие современного мира.

   УУД, на формирование которых направлен образовательный процесс.

   Личностные УУД: определяют значение результатов своей деятельности в жизненных ситуациях.

    Регулятивные УУД: самостоятельно обнаруживают и формулируют проблему, осуществляют пошаговый и итоговый контроль по результату.

   Коммуникативные УУД: учитывают разные мнения и стремятся к координации различных позиций в сотрудничестве, формируют собственное мнение и позицию.

   Познавательные УУД: выявляют причины и следствия явлений; строят логические рассуждения, устанавливают причинно-следственные связи.

   Оборудование.

1. Коллекции «Топливо», «Нефть и продукты её переработки» и оборудование для проведения опытов.

2. Интерактивная доска.

3. Пакеты заданий (кейсы).

4. Видеофрагменты, рисунки, предварительно размещённые на рабочем столе компьютера.

Вводное слово учителя

    На данный момент самыми распространенными видами топлива являются нефть, нефтепродукты, уголь, природный газ, древесина, растительные виды топлива, торфяные соединения, горючие сланцы.

    Практически во всех видах топлива есть такой элемент как углерод, он может содержаться в количестве от 30 – 85% от общей массы вещества. В химический состав топлива могут входить также такие вещества, как водород, кислород, сера, зола и вода.

    Практически весь объём топлива, который сейчас добывается сжигается полностью. Только 10% из этого объёма остаётся на переработку химической промышленности (газ и нефть).

    Сейчас почти 80 – 90% топлива расходуется на нужды тепловых электростанций, атомных электростанций, в тепловых двигателях и на тепловые нужды.

Рассмотреть коллекцию «Топливо».

     У вас на столах есть пробирка с тёмной жидкостью. Давайте попытаемся определить объект нашего сегодняшнего исследования. Немного исторических сведений об этой жидкости.

1. Она стала причиной богатства для одних и бедствий для других, из-за неё развязывались войны и заключались союзы. Без неё современная цивилизация в том виде, в каком мы привыкли её видеть, попросту не было бы.

2. Использовать эту жидкость стали ещё в III веке н. э. древние египтяне, жители Междуречья и государств Ближнего Востока, собирая её с поверхности воды. Применялась она в основном в медицине, а также для защиты садов и виноградников от вредителей.

3. Существует интересная легенда о том, как были открыты целебные свойства этой жидкости. Много столетий назад торговый караван шёл мимо места, где сегодня расположен город Нафталан. Там путешественники увидели многочисленные озёра с мутной водой. Они отгоняли от подозрительных водоёмов своих верблюдов, но одному, самому слабому и больному, позволили напиться и остаться умирать, чтобы тот более не мучился. На обратном пути караванщики встретили покинутого спутника – верблюд был совершенно здоров. Ему помогла маслянистая жидкость, находившаяся под мутью воды. Люди намазали ею свои раны и исцелялись.

4. На Руси познакомились с этой жидкостью во времена Бориса Годунова и назвали её «густой» или горючей водой.

5. VII век н. э. изобретено сильнейшее оружие средних веков – «греческий огонь», который нельзя было потушить ни водой, ни песком. Современные учёные считают, что в состав данного средства входили эта жидкость, смола, селитра, канифоль и сера.

     Откройте пробирку и осторожно понюхайте эту жидкость. Запах знаком? А теперь большим пальцем прикройте горловину пробирки и встряхните. Не бойтесь испачкаться. Большим и указательным пальцами разотрите оставшееся на пальце. Обратите внимание на цвет! Он чёрный? Опять понюхайте. Пальцы протрите салфеткой. Итак, о какой жидкости пойдёт сегодня речь? (О нефти)

    Нефть – «кровь» земли, нефть – «чёрное золото». Так ныне называют нефть. Нефть – самое ценное топливо в мире! К сожалению, экономика многих крупных государств, в том числе и нашего, зависит от уровня добычи нефти. Но на сегодняшнем уроке мы поговорим не об этом.

       Я предлагаю вам разделиться на группы и заняться исследованием столь могущественной жидкости. В качестве консультантов вы можем привлечь к работе и наших гостей. На столах лежат кейсы с заданиями, на выполнение которых вам отводится 10 минут. Спустя этот временной отрезок представитель группы должен будет доложить о результатах исследования.

   Кейс 1

     О свойствах нефти можно привести такой курьёзный пример. С полуострова Мангышлак в Альметьевск в бутылке привезли нефть месторождения Узень и, показывая её, не могли вылить из бутылки. В Казахстане по остывшей за ночь нефтяной ловушке-озеру ранним утром можно свободно пойти пешком. В то же время английское слово petroleum, которым американцы и англичане называют нефть, означает «горное масло». Так что же представляет собой нефть?

     Вашей группе предстоит исследовать физические свойства нефти.

     Изучите материал учебника с.55, 56 и ответьте на вопросы.

1) Почему нефть называют «горным маслом»?

2) Одинаковый ли состав имеет нефть в разных месторождениях?

3) Почему состав нефти нельзя отразить одной формулой?

4)  К каким классам органических соединений относятся вещества, входящие в состав этого полезного ископаемого?

    Какие вещества называют углеводородами?

    Какие классы УВ вы знаете? (Алканы, алкены, алкадиены, алкины, циклоалканы и арены)

    Представители всех этих классов входят в состав нефти?

    Помогут вам найти ответы на поставленные вопросы те исследования, которые вы проведёте.

    Выполните ответы и заполните инструктивную карту.

    Инструктивная карта ученика ___________________________________________________ ______________________________________________

Опыт 1. Изучение физических свойств нефти

Описать внешний вид нефти в пробирке, цвет, запах, агрегатное состояние.

Внешний вид	Цвет	Запах	Агрегатное состояние

Вывод. Нефть различных месторождений имеет различный состав, следовательно, различные свойства.

Опыт 1. Растворимость нефти в воде.

1. В пробирку с водой добавить 2-3 капли нефти и встряхнуть; сделать вывод о плотности нефти и растворимости. Смешиваются ли жидкости?

2. Потрясите пробирку, поднесите к свету и посмотрите. Дайте пробе постоять некоторое время.

Внешний вид до встряхивания	Внешний вид после встряхивания	Растворимость в воде	Плотность

Вывод. На поверхности воды образуется нефтяная плёнка, которая в результате сильных колебаний образует нефтяную эмульсию, из которых тяжёлые углеводороды оседают на дно.

  Кейс 2

     В 1840 г. губернатор г. Баку направил в Санкт-Петербургскую Академию наук несколько бочек с нефтью для изучения её промышленного использования и получил через некоторое время ответ: «Это вонючее вещество пригодно только для смазки колёс у телеги». Ответ характеризовал сотрудников с не лучшей стороны – в эти годы уже появились и действовали первые перегонные заводы в России (на Кавказе) и в Америке.

     В 1823 году братья Дубинины на Северном Кавказе в г. Моздоке установили нефтеперегонную установку. Аппарат Дубининых был очень прост. В качестве топлива для перегонки нефти использовались дрова. Основной целью перегонки было получение «осветительного масла» или керосина. Из 30 вёдер нефти получили 16 вёдер керосина. Керосин широко применяли как топливо для керосиновых ламп, керогазов. На каком способе был основан процесс переработки нефти в то далёкое время? А с какой целью и как перерабатывают нефть в наши дни?

    Вашей группе предстоит изучить один из способов переработки нефти.

    Изучите материал учебника, с. 56-58. Ответьте на вопросы и выполните задания.

1) Как называется способ переработки нефти, освоенный на её физических свойствах?

2) Какие физические явления лежат в основе этого способа переработки нефти?

3) Как называется установка для данного способа переработки нефти? Как она устроена и каков принцип её действия?

4) Какие продукты образуются в результате такого способа переработки нефти?

5) Каковы области применения нефтепродуктов?

    Заполните инструктивную карту.

    На схеме укажите, какие фракции могут быть получены при перегонке нефти, их состав, укажите области их применения.

Просмотр фрагмента фильма 1989 г.: «Важнейшие продукты нефтепереработки» (учебный фильм)

Кейс 3

      В середине XIX века целью переработки нефти было получения керосина. Напомню, бензин, бывший в то время побочным продуктом перегонки нефти, не имел значительного спроса, а значит, был дешевле и находил применение лишь для лечения от вшей или как растворитель для очистки ткани от жирных пятен. Дело доходило до того, что многие нефтяные компании просто сбрасывали бензин в реку. Почему в конце XIX – начале XX века роль и стоимость бензина резко изменилась?

     Изучите материал учебника, с. 59-61. Ответьте на вопросы и выполните задания.

1) Позволяет ли прямая перегонка нефти удовлетворить спрос потребителя?

2) Как называется химический процесс переработки нефти?

3) Запишите схему крекинга углеводорода ряда алкана, содержащего в составе 36 атомов углерода, если известно, что в результате образуются алкан и алкен, содержащие по 18 атомов углерода.

4) Чем определяется качество бензина?

5) Как называется количественный показатель качества бензина?

6) Какие пути решения проблемы качества и количества бензина существуют?

Просмотр фильмов: «Схема работы НПЗ» 3d; «Катализаторы крекинга. Сделано в России.»

Кейс 4

    Многие из вас наверняка помнят стихотворение К.Чуковского «Путаница», приведу небольшой фрагмент этого произведения:

                     А лисички

                     Взяли спички,

                     К морю синему пошли,

                     Море синее зажгли.

                     Море пламенем горит,

                     Выбежал из моря кит:

                    «Эй, пожарные, бегите!

                    Помогите, помогите!»

   Как вы думаете, почему лисичкам удалось поджечь море? Может, это лишь в сказках возможно?

    Просмотр видеофрагмента.

Немного информации

1. Первая информация о крушении супертанкеров датированы 1967 годом – тогда танкер «Тори Каньон» у берегов Англии потерпел крушение, в результате которого в море, вылилось 118 000 т сырой нефти. В 1989 г. у берегов Аляски аналогичная катастрофа привела к попаданию в океан 50 млн л нефти.

Проведите следующие исследования.

Опыт. Имитация образования нефтяной плёнки.

1. В банку, на половину заполненную дистиллированной водой, добавьте пищевой краситель, помешивая, чтобы его растворить. Это будет имитировать океан.

2. Поместите игрушки и перья птиц в воду, чтобы они плавали.

3. Вылейте растительное масло в банку, не попадая на игрушки и перья. Смешиваются ли жидкости? Запишите свои наблюдения в этот момент.

4. Аккуратно взболтайте воду вокруг в банке, чтобы имитировать волны. Запишите свои наблюдения.

     Во время 3-го шага нефть будет плавать на поверхности воды в вашей банке, так же, как разлившаяся нефть плавает в океане на поверхности воды. В 4-ом шаге, когда вы имитируете волны, вода и слой масла расплёскиваются и попадают на резиновую игрушку и перья птиц.

     Найдите ответы на вопросы.

     Какие воздействия оказывает разлившаяся нефть на жизнь в океане?

     Как вы думаете, что происходит с животными, которые выплывают на поверхность, чтобы дышать, такими как киты и дельфины? Покрываются ли они нефтью?

     Как добровольцы могут помочь океану очистить поверхность от разлившейся нефти?

     Какие методы ликвидации негативных последствий существуют и какие можете предложить вы?

Показ фотографий на интерактивной доске с фрагментами спасения обитателей океана у берегов Новой Зеландии.

Заключительное слово учителя

     Нефть – это «сгусток энергии». С помощью лишь 1 мл её можно нагреть на один градус целое ведро воды, а для того чтобы вскипятить ведёрный самовар, нужно менее половины стакана нефти.

     Однако, нефть – это не только основа топливно – энергетического комплекса любого государства, но и источник химических соединений.

     Здесь к месту знаменитые слова Д.И. Менделеева: «Сжигать нефть – это то же, что топить ассигнациями».

     Нефть очень важна для процветания нации, так как она даёт энергию для развития транспортной системы и промышленности. Она также важна для выживания нации, т.к. влияет на обороноспособность страны. И нет ничего удивительного, что нефть оказывается в центре многих конфликтов. И от того, насколько правильно мы будем использовать это чудо природы, во многом будет зависеть наше с вами будущее.

Кейс для домашнего задания

«Природные источники углеводородов»

     Асфальт состоит главным образом из песка и битума. Битум (похож на чёрную смолу) - это один из продуктов, которые получают из нефти. Для строительства одного километра асфальтовой дороги требуется столько битума, сколько получается из 320 баррелей нефти. Нефть стоит дорого. А если нужно построить, например, 87 тысяч километров асфальтовых дорог, расходы на битум «влетит» в немаленькую копеечку.

     У битума есть ещё один нежелательный эффект: этот материал опасен для окружающей среды.

     Как по другому скрепить между собой песчинки, чтобы получить дешевое и безопасное для природы асфальтоподобное дорожное покрытие?

Литература

1. Габриелян О.С. Химия. 10-й класс, Базовый уровень. – М.: Дрофа, 2013. – с. 55 -61.

2. Заикина Е.А. Семинарское занятие «Природные источники углеводородов» // Химия в школе. -2002. - № 7. – с. 46-50.

3. Табер А.М. Нефть – прошлое, настоящее, будущее. – М.: Просвещение, 1987.

4. Интернет-ресурс «Интересное о нефти» (http://www.oilreview.ru/).

5. Интернет-ресурс «Всё о нефти» (http://vseonefti.ru/upstream/ekologicheskie-posledstviya-dobychinefti.html).

6. Материалы с сайта Афанасьевой Маргариты Николаевны: http://nsportal.ru/afanasieva53