Разработка урока по теме "Нефть и способы ее переработки"

Интегрированный урок (химия+география) по теме:

«Нефть и способы ее переработки».

Тип урока: Бинарный урок  с применением современных компьютерных технологий

Вид урока: Комбинированный.

Технология: Личностно – ориентированная, проблемно-исследовательская, технология логических опорных конспектов.

Оборудование: карта «Минеральные ресурсы мира», учебники  химии, географические  атласы мира, географические  атласы  России, географические  атласы Республики Коми, коллекция «Нефть и нефтепродукты», раздаточный материал: ЛОК (логический опорный конспект),  таблица и тест (приложения 1,2,3);  мультимедийный проектор, компьютер, экран,   презентации, выполненные  в программе   Power Point.

Задачи урока:

1. Образовательные:

• Изучить свойства нефти, ее состав;
• Дать представления о способах переработки, о применении продуктов нефтепереработки;
• Ознакомить учащихся с понятиями: крекинг, ароматизация у/в, детонационная стойкость бензина, октановое число, риформинг;
• Показать значение природного горючего вещества нефти, как источник энергии и сырье для химической промышленности;
• Дать характеристику нефтяной промышленности мира, России и Республики Коми, факторы размещения, географию месторождений, размещение нефтеперерабатывающего завода в г.Ухта и производство важнейших видов продукции.
• Продолжить формирование знаний учащихся об охране окружающей среды.

2.      Развивающие:

• Развить у учащихся умение самостоятельно мыслить, умение видеть главное;
• Анализировать достижения химической науки в данной области.
• Развитие внимательности, логического мышления и расширение кругозора, подготовка учащихся к жизни в постиндустриальном обществе.

3.      Воспитательные:

• Воспитывать учащихся как личность гражданственную, творчески мыслящую, инициативную, подготовленную к окружающей действительности, воспитывать бережное отношение к технике;
• Формировать черты социально-направленной личности.
• Развитие познавательного интереса, творческой активности учащихся, воспитание информационной культуры;

План урока:

1.  Организационный момент
2. Мотивационное начало: постановка цели урока
3. Проект учащихся (домашнее задание).
4. Изучение нового материала
5. Практикум
6. Подведение итогов урока .

Ход урока:

Учитель химии читает эпиграф к уроку (слайд 1 пиложение 5):

Все на Земле от нас  зависит  люди,
Ведь нам один на всех достался век.
Пусть каждый человек счастливым будет,
чтоб счастье щедро разделить на всех.
 Р.Ахматова

В глубокой древности славяне называли это вещество -  ропанкой, греки - петролеумом. Считается, что современное название  родилось от арабского "нафта" - вытекать. Это вещество часто называют "черным золотом". О каком веществе идет речь?

          Какова тема  урока? (слайд 2 приложение 5)

          Что  мы должны узнать на уроке? (слайд 3 приложение 5)

   Сегодня главное – смотреть, слушать, впитывать, думать, задавать вопросы.

I.НЕФТЬ КАК ВЕЩЕСТВО.

Сообщение учащегося «Нахождение в природе».

Залежи нефти находятся в недрах Земли на разной глубине. О происхождении нефти ученые утверждают, что это "планктон древних морей", образовавшийся из растительных и животных остатков в течение долгих веков под действием микроорганизмов без доступа воздуха при повышенных температуре и давлении.

Нефть стала известна людям очень давно. Более 6000 лет назад шумерам, населявшим территорию между Тибром и Евфратом, был известен вязкий нефтяной битум. В то время нефть использовали как вяжущее и уплотняющее вещество в строительном деле для изготовления кирпича. Битумными мазями лечили чесотку и нарывы, а длительными «ваннами»  в нефтяных лужах пытались избавиться от боли в суставах, при болезнях желудка жевали пилюли из нефтяного битума. Жидкую нефть использовали как горючее для светильников, для военных целей.

Нефть меряют баррелями. Один баррель составляет около 136 кг.

Нефть и война идут рядом уже не одно тысячелетие. Ещё задолго до нашей эры древние греки взяли на вооружение нефть-сырец. Во время осады крепостей и во время морских сражений они забрасывали противника глиняными горшками с горящей нефтью. Поскольку нефть имеет свойство не гаснуть даже на поверхности воды, это оружие устрашало врага, его так и назвали - "греческий огонь".

Учмтель химии

Вопрос: Что же такое нефть?

Сырая нефть - маслянистая жидкость, легче воды и не растворяющаяся в ней (показать!) от светло-коричневого до черного цвета. У нее различен не только цвет, но и запах, а также вязкость.

Вопрос: Имеет ли нефть формулу? (Нет) А почему?

По составу нефть - сложная смесь, главной частью которой являются парафиновые, циклопарафиновые и ароматические углеводороды. (слайд 4 приложение 5)

1 - Нефть - смесь парафиновых, циклопарафиновых и ароматических углеводородов.

 2 - Нефти, содержащие большое количество парафиновых углеводородов, называют парафиновыми. К ним относится грознинская нефть.

3 - Нефти, богатые циклопарафинами - нафтеновые - башкирская нефть.

4 - Нефти, богатые ароматическими углеводородами - уральские.

II.МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕФТИ И РАЗМЕЩЕНИЕ НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

Учитель географии:

Вопрос: Скажите, каковы основные регионы размещения и добычи нефти в современном мире?

Основные запасы нефти находятся в северном полушарии. Особо выделяется район Персидского залива. Это такие страны, как  Саудовская Аравия, Россия, Ирак, Кувейт, ОАЭ, Иран, Венесуэла и др.

         Учащиеся показывают страны на карте.

Вопрос: Назовите основные нефтедобывающие регионы России и покажите на карте.

По запасам нефти  (13% от мировых) Россия занимает второе место. Основной нефтедобывающий район – Западная Сибирь (2/3 добычи).

Выступление учащихся с сообщениями и презентацией «Будущее в наших руках!» (Приложение 4)

        (слайд № 1 приложение 4).

Для развития народного хозяйства республики большое значе­ние имеют полезные ископаемые, залегающие в ее недрах. Среди них особое место занимают горючие полезные ископаемые: нефть, газ, уголь.

В пределах Республики Коми расположены Тимано-Печорская и Мезенская потенциально нефтегазоносные  провинции, где находятся в разработке 36 месторождений нефти.

Крупнейшие нефтяные месторождения — Усинское, Возейское, Грубешорское,  Харьягинское, Кыртаёльское , Западно-Тэбукское.

   (слайд №2 приложение 4).

Первые сведения о находках нефти в районе реки Ухты известны со времен Петра I. В 1745 г. архангельский купец Федор Прядунов организовал добычу нефти из нефтяного ключа и получал до 16 пудов керосина в год, который перевозил в Петербург для освещения улиц. Таким образом, первое нефте­перегонное производство в России было открыто на реке Ухте. Здесь же в 1855 г. промышленником Сидоровым была забурена и первая нефтяная скважина. В районе Ухты находится так же и Ярегское месторождение тяжелой нефти.

III.НЕФТЕПРОДУКТЫ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ.

Учитель химии.

Вопрос: Что получают из нефти? (ребята называют).

Учитель демонстрирует коллекцию «Нефть и продукты ее переработки»

Сообщение учащегося. Историческая справка.

Древние греки, римляне, китайцы использовали нефть для военных целей. Арабы в I веке до н.э. имели установки для перегонки нефти. До середины XIX века нефть добывали примитивным способом -вручную .Ее черпали из неглубоких колодцев. Первая буровая скважина начала работать в Ухте в 1855году (в Америке позднее). В начале 60-х годов XIX века от ручного способа перешли к механическому и добываемую нефть начали подвергать разгонке. В начальный период развития нефтяной промышленности главным продуктом был керосин, который применяли для освещения в керосиновых лампах. Бензин из-за опасности обращения выбрасывали(сливали в овраги, море) оставшуюся после отгонки керосина часть нефти сжигали в топках.

В 80-х годах было установлено, что из нефти можно получать ароматические углеводороды.

Учитель химии объясняет способы и процесс переработки нефти.

Издавна использовали физический процесс при переработке нефти, основанный на том, что в ее составе углеводороды с разной температурой кипения. Сырую нефть очищают, освобождают от газа, воды, сернистых соединений, а далее, используя разницу в температурах кипения углеводородов, ее разделяют на фракции.

Фракции – смесь углеводородов, кипящих в определенном температурном интервале.

Этот процесс проводят в ректификационной колонне, где нагретая нефть при охлаждении разделяется на отдельные компоненты.

Ректификация – это процесс термического разделения нефти и нефтепродуктов на фракции.

Первичная переработка – физический процесс (слайд 5 приложение 5).

Известно, что в Японии из 1т нефти получают около 97% бензина, в США – около 80%, а в нашей стране – 50-50%. (слайд 6 приложение 5)

Вопрос: Почему такие цифры?

Вопрос: Что является остатком первичной переработки?

Мазут – это ценное сырье, но области его применения не широки или его вообще просто сжигают.

А оказывается мазут можно подвергать переработке. Для этого используют вторичную переработку не самой нефти, а мазута.

Запишите в тетрадь уравнения реакций:

С ₁₆Н ₃₄   →  С₈ Н₁₈ + С₈ Н₁₆

                     ОКТАН ОКТЕН

С ₈Н ₁₈   →  С₄ Н₁₀  +  С₄ Н₈

                      БУТАН            БУТЕН

С ₄Н ₁₀   →  С₂ Н₆  +  С₂ Н₄

                              ЭТАН              ЭТИЛЕН

Мазут подвергают химической переработке, получая при этом дополнительные количества бензина. Этот процесс называется крекингом.

Крекинг – это расщепление тяжелых углеводородов на более легкие, т. е. изменение структуры углеводорода.

Первая в мире крекинг-установка была предложена русскими инженерами Шуктомовым и Гавриловым в 1891году.

Существуют два основных вида крекинга: термический и каталитический.

Термический: мазут нагревают до температуры 450-550⁰С под давлением, образуется автомобильный бензин, содержащий предельные углеводороды. (слайд 7 приложение 5)

Бензин термического крекинга не устойчив при хранении, т.к. непредельные углеводороды окисляются с образованием смолообразных продуктов, которые засоряют бензопроводы, клапана.

Каталитический проводят в присутствии катализатора (алюмосиликатов) при температуре 450-500⁰С, при этом получают авиационный бензин более высокого качества, содержащий углеводороды разветвленного строения, содержание непредельных углеводородов меньше.

Бензин каталитического крекинга более устойчив при хранении, т.к. меньше непредельных углеводородов.

При высокотемпературном крекинге молекулы сильно дробятся с образованием газов, которые используются в химическом синтезе (получение полиэтилена, красителей, моющих средств). Этот процесс называется пиролизом.

Для получения более качественного бензина проводят еще один химический процесс – риформинг. (слайд 7 приложение 5)

Риформинг – ароматизация, процесс превращения алканов и циклоалканов в ароматические углеводороды.

Путем химической переработки углеводородов нефти в настоящее время получают не только бензин, но и многочисленные органические вещества, необходимые народному хозяйству. Этим занята специальная отрасль производства – нефтехимическая промышленность. С процессами нефтехимической промышленности мы часто встречались при изучении способов получения органических веществ.

IV.РАЗМЕЩЕНИЕ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДОВ.

Учащиеся продолжают представление своей презентации

(слайд 3, 4, 5 приложение 4)

Все нефти делят на легкие и тяжелые. Тяжелая нефть встреча­ется очень редко, из нее получают наиболее морозостойкие техни­ческие масла, необходимые для работы транспорта в условиях Крайнего Севера.

Добытая сырая нефть подвергается нефтеперера­ботке, которая представлена сравнительно крупным Ухтинским нефтеперерабатывающим заводом. В настоящее время продукция завода представлена более чем 20 видами продуктов нефтепереработки. Это мотор­ное топливо, мазут, смазочные масла. Из отходов основного про­изводства получают дорожный, строительный и лаковый битумы, широко применяемые в строительстве.

(слайд № 6 приложение 4)

Транспортировка нефти по суше в настоящее время осуществляется путем

нефтепроводов, железнодорожных цистерн, между континентами - с помощью танкеров.

Большая часть нефти идет за пределы республики в сыром ви­де. Для ее транспортировки построен магистральный нефтепровод Усинск—Ярославль. На нефти Коми республики работают круп­нейшие Ярославский, Киришский (под Санкт-Петербургом) нефтеперера­батывающие заводы (НПЗ). (слайд 7 приложение 4)

Учитель географии.

Вопрос: Как размещены нефтеперерабатывающие заводы в мире?

В мировом хозяйстве образовался огромный территориальный разрыв между районами ее добычи и потребления. В настоящее время НПЗ тяготеют к  морским портам.   

Вопрос:Почему?

Вопрос:  Как размещены нефтеперерабатывающие заводы в России? Какие факторы влияют на размещение данных предприятий?

НПЗ в основном расположены в районах потребления нефтепродуктов (потребительский фактор). Сырую нефть транспортировать проще, чем продукты ее переработки. Основные НПЗ размещены в европейской части России.

Рассмотрим карту Республики Коми.

Вопрос: Почему НПЗ в городе Ухте? (слайд 6 приложение 5)

Вопрос :Как изменялась добыча нефти 2001 по 2005 гг.? Проанализируйте диаграмму. С чем это связано? (слайд 9 пиложение 5)

Выполните анализ таблицы «Производство важнейших видов продукции нефтеперерабатывающей промышленности Республики Коми в 1970-2005гг.».

V. ПРАКТИКУМ.

      Учитель химии.

Заезжая на бензозаправку мы видим колонки с надписями марок бензина : А-78 (80), А-92, А-95. (слайд 10 приложение 5)

      Вопрос: Что означают эти записи?

Буква «А» - автомобильный бензин. Цифра – «октановое число», т.е. детонационная устойчивость – это основная характеристика бензина, устойчивость бензина к сжатию в цилиндре внутреннего сгорания. Низкая устойчивость – преждевременное воспламенение паров бензина, даже со взрывом. Поэтому наблюдаются такие явления в двигателе: резкий стук в цилиндре, затем резкий хлопок, похожий на взрыв.

Устойчивым к детонации является бензин, полученный каталитическим крекингом, поэтому его подвергают ароматизации, и прямой перегонкой.

Для качественной характеристики детонационной стойкости выработана октановая шкала (это эталон, а не реальный состав бензина).

Октановое число изооктана – 100% (mах), н-гептана – 0% (min).

Например: бензин марки А-95 устойчив к детонации так же, как смесь состава изооктана 95% + н-гептана 5%.

        Вопрос: А можно ли опытным путем определить качество бензина?

Да, можно. Для этого необходимо иметь воду, йодную настойку, бензин.

        Проведем лабораторный опыт.

Нальем в пробирку немного воды около 0,5мл, затем йодной настойки и прилить бензин, встряхнуть. Наблюдаем за окраской. Если окраска исчезнет, то перед вами крекинг-бензин низкой марки, содержащий непредельные углеводороды (А-80).

Если йод окрасил верхний слой, то перед вами бензин прямой перегонки, не содержащий непредельные углеводороды (А-92).

Этот опыт можно провести и с раствором КМnО₄ вместо йодной настойки.

VI.ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ.

       Учащиеся продолжают представление своей презентации

Ежегодно происходят экологические катастрофы, причиной которых является использование людьми нефти в своей жизни. Как избежать загрязнения окружающей среды?

При всё возрастающих масштабах добычи и переработки нефти  большое значение приобретает охрана окружающей среды от загрязнения  нефтепродуктами. Причины загрязнения могут быть различными – утечка нефти при перевозке различными видами транспорта, поступление нефтепродуктов со сточными водами предприятий в водоемы и т.д. Растекаясь тонким слоем по поверхности воды, нефтепродукты нарушают ее газообмен с атмосферой, лишая растительные и животные организмы акватории нормальных условий жизнедеятельности. Для предупреждения подобных явлений принимают различные меры безопасности. На нефтеререрабатывающих заводах строят очистные сооружения – пруды, в которых нефтепродукты и другие органические соединения разрушаются микроорганизмами.

(слайд № 8,9,10,11 приложение 4)

Еще более опасно загрязнение воздушного бассейна вредными продуктами сгорания нефтепродуктов на промышленных энергоустановках, тепловых электростанциях, автомобильном транспорте. Сернистые и азотосодержащие вещества, имеющиеся в нефтепродуктах, при сгорании образуют оксиды серы и азота, которые вызывают коррозию аппаратуры, а поступая в атмосферу и распространяясь с воздушными потоками, губительно действуют на все живое.

Наиболее часто применяемые способы борьбы с пролитой нефтью:

1. Самоликвидация.

2.      Химическое рассеивание.

3.      Метод осаждения.

4.      Поглощение

5.      Ограждение.

Все эти способы не идеальны. Поэтому самый верный способ борьбы с загрязнениями - не допускать аварий.

К сожалению, в выхлопных газах автомобилей содержатся около 200 компонентов, загрязняющих окружающую среду, среди них оксиды углерода, азота, углеводороды, альдегиды, сажа.

Причины дымления автомобилей различны - неисправность двигателя, неотлаженные системы питания или зажигания, низкий уровень технического обслуживания и контроля за состоянием автотранспортного средства, использование низкокачественного бензина.

К числу наиболее вредных химических загрязнителей относят нефть и нефтепродукты. Нефтепродукты оказывают вредное воздействие на окружающую среду. Например, аварии нефтяных судов стали настоящим бичом Мирового океана, нефтеперерабатывающие заводы являются источниками выбросов многочисленных вредныхвеществ. При сжигании нефтепродуктов большая часть токсичных выбросов уходит в атмосферу.

Ежегодно в океан попадают более 10 млн. тонн нефти. Поверхность Мирового океана загрязняется танкерами, имеет место утечка нефти при подводном бурении.

Например, в 1981 году в порту Клайпеда потерпел аварию танкер "Глобе Асими", в море вылилось 1600 тонн мазута.

Нефтяные пленки на поверхности морей и океанов могут нарушать обмен энергией, теплом, влагой и газами между океаном и атмосферой. В конечном итоге они влияют на климат Земли, на баланс кислорода в атмосфере. Даже осевшие на дно нефтепродукты долгое время вредят всему живому.

VII. ПРОВЕРЬ СВОИ ЗНАНИЯ

      Учитель химии

Выполните задания в логическом опорном конспекте в схеме перегонки нефти, запишите фракции. (слайд 11 приложение 5)

В тесте найдите правильные ответы.

         Рефлексия.

       Учитель географии

       Вопрос: Достигли ли мы наших целей, поставленных в начале урока?

       Вопрос: Химия+география = разве это возможно? (слайд 12 приложение 5)

Литература:

1.Габриелян О.С. Химия.10класс: Учебник для общеобразовательных учебных заведений - М: Дрофа,2001

2.Жижина Е. А., Никитина Н.А. Поурочные разработки по географии. К учебному комплекту В.П. Максаковского.10 класс. М: Вако,2006

3.Максаковский В.П. География. Экономическая и социальная география мира. Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений - М: Дрофа,2006

4.А.П.Обедков Экономическая и социальная география Республики Коми (материалы к выполнению практических и самостоятельных работ). Сыктывкар, 2007

6.  http://ru.wikipedia.org/wiki/Нефть

7.  http://www.petroref.ru/671/

Логический опорный конспект.

Опорные слова для составления схемы-конспекта:

Нефть, фракция, ректификация, первичная переработка, перегонка, ректификационная колонна, трубчатая печь, атмосферно-вакуумная установка, вторичная переработка, крекинг, ароматизация (риформинг), изомеризация, катализатор.

Цель переработки нефти - …

Ректификация - процесс термического разделения нефти и нефтепродуктов на  фракции.

Фракция - смесь углеводородов, кипящих в определенном температурном интервале.

Крекинг – …

Риформинг – …

Схема № 1.

Таблица

Производство важнейших видов продукции

нефтеперерабатывающей промышленности Республики Коми в 1970-2005 гг.

(тысяч тонн)

Показатели	1970	1975	1980	1985	1990	1995	2000	2005
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Первичная переработка нефти	3123	4695	5682	5765	5516	3791	3643	3408
Глубина переработки нефти, %	67	64	55	46	48	43	48	72
Бензин - всего	788	1300,7	1352,6	941,5	847,6	477,6	315,0	413,7
в том числе:
автомобильный	788	1300,7	1352,6	941,5	809	436	357,9	337,0
Дизельное топливо	705	1177,2	1283,2	1358,4	1353,3	852,1	785,0	934,3
Мазут флотский	49	66	111	41	126	-	-	-
Мазут топочный  (валовой выпуск)	989	1605,8	2582,4	3049,3	2708,0	2033,5	1869,8	972,6
Нефтебитум	241,0	223,2	208,4	131,7	155,9	89,6	104	108

Тест

1.  Нефть — это:

а) смесь предельных углеводородов с примесью мине­ральных веществ;

б) сложная смесь различных углеводородов;

в) смесь насыщенных углеводородов ряда метана, аро­матических углеводородов и циклопарафинов с примесью не­органических веществ;

г) смесь жидких и твердых углеводородов с примесью минеральных веществ;

д) смесь газообразных, жидких и твердых углеводоро­дов, которые можно разделить в процессе переработки.

2.  Процесс термического разделения нефти на фракции называется:

а) крекинг;

б) отгонка;

в) риформинг;

г) перегонка;

д) пиролиз;

е) ректификация.

3. Крекинг нефти  — это:

а) процесс расщепления тяжелых углеводородов не­фти на легкие;

б) термическое разделение нефти на фракции;

в) процесс разложения нефти без доступа воздуха;

г) превращение парафинов и циклопарафинов в аро­матические углеводороды;

д) способ переработки мазута.

4. Из предложенных продуктов переработки выберите те, которые получаются при перегонке нефти:

а) бензин;

б) коксовый газ;

в) керосин;

г) кокс;

д) лигроин;

е) красители;

ж) газойль;

з) минеральные масла;
и) бензол и его гомологи;
к) мазут.

• 1 слайд

  БУДУЩЕЕ В НАШИХ РУКАХ!!!
  «Чёрное золото»
  Работу выполнил:
  Летовальцев Илья,
  ученик 10 класса
  МОУ «СОШ №1»г.Емвы.
  

• 2 слайд

• 3 слайд

• 4 слайд

• 5 слайд

  Ухта (УНПЗ) – центр республики Коми по добыче и переработке нефти.
  .
  

• 6 слайд

  Нефть – наше национальное богатство, источник могущества страны, фундамент её экономики
  

• 7 слайд

  Транспортировка
  нефти:
  -- Трубопровод
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

• 8 слайд

  Экологические проблемы:
  
  

• 9 слайд

  Экологические проблемы:
  Август 1994 года
  

• 10 слайд

• 11 слайд

• 1 слайд

  Все на Земле от нас зависит люди,
  Ведь нам один на всех достался век.
  Пусть каждый человек счастливым будет,
  чтоб счастье щедро разделить на всех.
  Р.Ахматова
  
  

• 2 слайд

  
  
  Тема урока:
  
  Нефть
  и способы
  ее переработки.
  

• 3 слайд

  ПЛАН УРОКА:
  Нефть как вещество.
  Месторождения нефти. Размещение нефтедобывающей промышленности.
  Нефтепродукты и способы их получения.
  Размещение нефтеперерабатывающего завода РК.
  Применение нефтепродуктов. Лабораторная работа «Определение качества бензина».
  Экологические проблемы отрасли.
  Проверь свои знания!
  
  
  
  

• 4 слайд

  С nН 2n+2 - алканы
  
  С nН 2n - циклоалканы
  
  С nН 2n-6 – ароматические углеводороды
  
  Грозненская нефть – парафиновая
  Башкирская нефть –циклопарафиновая
  Уральская нефть - ароматическая
  
  Состав нефти:
  
  

• 5 слайд

  Способы переработки
  первичная
  вторичная
  

• 6 слайд

• 7 слайд

• 8 слайд

• 9 слайд

• 10 слайд

• 11 слайд

  Перегонка на атмосферно-вакуумной установке.
  нефть
  Трубчатая
  печь
  Ректифика-
  ционная
  колонна
  ?
  ?
  ?
  ?
  В холодильник
  ?
  Трубчатая печь
  Ректификационная
  колонна
  ?
  ?
  

• 12 слайд

  Химия +география ???
  Разве это возможно?
  ДА!