Урок по химии на тему "Нефть. Переработка нефти"

Группа «Механизация сельского хозяйства»         

Предмет: Химия   

Раздел: Органическая химия

Тема урока: «Нефть. Переработка нефти»

Цель  урока: формирование представлений о нефти, её составе, свойствах, способах обработки

Задачи урока:

Обучающие: углубить и расширить знания учащихся о нефти и нефтепродуктах, способах получения и использования продуктов нефтепереработки на примере химических процессов – перегонки, крекинга.

Развивающие:  создать условия для развития умений по статистическим материалам  анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы;  способствовать развитию информационной компетентности; расширить представление о значимости нефти, практически во всех сферах жизни; 

Воспитательные: создать условия работы в коллективе и  индивидуально, воспитывая  тем самым ответственность перед выполнением заданий, добросовестность.

Тип урока: комбинированный.

Методы и методические приёмы: Объяснительно – иллюстративный метод изложения материала; использование методики эвристической беседы и средств мультимедиа

Оборудование:

1.  Доска;

2.  Мультимедийное оборудование;

3.  Компьютерная презентация «Нефть. Перегонка нефти»;

4.  Видеоролики: «Нефть. Ректификация нефти. История нефти»;

5.  Фрагмент видеофильма «Каталитический крекинг»;

6.  Рабочие листы обучающихся;

7.  Учебник Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. Химия  10 класс.

Ход урока:

I.      Организационный момент.

II.   Подготовительный этап. Актуализация знаний.

Учитель.

     На прошлом уроке мы начали изучение природных источников углеводородов. Углеводороды имеют большое народнохозяйственное значение, так как служат важнейшим видом сырья для получения почти всей продукции современной промышленности органического синтеза и широко используются в энергетических целях.   (слайд  )

Вопрос классу: Какие наиболее важные источники углеводородов вы знаете? (слайд  )

- природные и попутные нефтяные газы;

- нефть;

- каменный уголь   (слайд  )

Учитель.

Давайте вспомним, каков же состав природного и попутного газов.

 У вас на столах лежит карточка с заданием «Природный и попутный нефтяной газы». Выберите правильный ответ.   (слайд  )

Тест по теме «Природный и попутный нефтяной газы»

1.     Основной компонент природного газа

                        а) метан              б) этан            в) пропан

2.     Чем выше относительная молекулярная масса углеводорода, тем ________ его в природном газе

                                    а) больше             б) меньше

3.     Природный газ используется как

            а) топливо           б) топливо и сырье для переработки

                     в) сырье для химической промышленности

4.     В попутном нефтяном газе больше

                                     а) метана            б) гомологов метана

Проверка выполненного задания.   (слайд  )

Учитель.   (слайд  )

       Все, что мы делаем каждый день, так или иначе связано с предметами и веществами, для производства которых используют это вещество.

Из веществ,  добываемых из него получают такие вещества как: пластмасса, резина, синтетическиё ткани, моющие средства, горюче – смазочные вещества, а в частности бензин, на который приходится более 50% объёма от  всех производимых  нефтепродуктов, и многое другое. Массовый выпуск мелочей из пластмассы – гребней, коробок, пуговиц, игрушек – начался уже в конце XIX века. Каждый год в мире производят около 180 миллионов тонн пластмассы. Но, не смотря на огромный перечень продукции, его  в мире используют в основном, как топливо (продукты переработки).

Итак, о каком продукте или соединении идет речь?

Тема сегодняшнего урока: Нефть. Переработка нефти

«Мы имеем каменный век, бронзовый век, железный век,

и грядущие историки оглянуться на наш короткий период

развития человечества, и нарекут его веком черного золота»

                                                                                   Х.Хедберг

Основная цель нашего урока -  сформировать  представление о нефти, как об основном источнике углеводородов, способах её переработки, показать практическую значимость нефти.

III.           Рассмотрение нового материала урока

1.     Свойства и состав нефти   (слайд  )

Что такое нефть?

Учащиеся отвечают.

Нефть (из тур. neft, от персидск. нефт[9]) — природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений.

Первая в мире добыча нефти из буровой скважины состоялась в 1848 году на Биби-Эйбатском месторождении вблизи Баку. Давайте посмотрим, как это происходило. Предлагаю посмотреть видео «История нефти».

Комментарии по фильму.

Вы знаете как выглядит нефть?

Нефть – горючая маслянистая  жидкость обычно темного цвета, иногда почти чёрного, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет, и даже бесцветная,  с резким своеобразным запахом, немного легче воды (плотность 0,73-0,97 г/см³), в воде нерастворима.

Предлагаю посмотреть видео «Нефть»

    В зависимости от месторождения нефть имеет различный состав. Например, Бакинская нефть богата циклическими углеводородами (до 90%), в грозненской нефти преобладают предельные углеводороды, а в уральской нефти – ароматические. Наиболее часто встречаются нефти смешанного состава. По плотности различают легкую и тяжелую нефть.

Нефть – жидкость очень сложного состава, включающая в себя около 1000 различных веществ, большая часть которых – углеводороды (90%)и органические соединения, содержащие кислород, серу, азот и другие элементы. Обычно нефть содержит три вида углеводородов – алканы (парфины), циклоалканы (циклопарафины) и ароматические.   (слайд  )

Вопрос классу: Какие углеводороды относятся к данным видам?   (слайд 9)

У вас на столах рабочие листы, есть листы помощники. Повторите материал. Ответьте на вопрос.

Учащиеся.

- Алканы (парафины) - насыщенные (не имеющие двойных связей между атомами углерода) углеводороды линейного или разветвлённого строения.

- Циклопарафины (циклоалканы) - насыщенные углеводородные соединения циклического строения.   

- Ароматические углеводороды - ненасыщенные углеводородные соединения, молекулы которых включают в себя бензольные кольца, состоящие из 6 атомов углерода, каждый из которых связан с атомом водорода или углеводородным радикалом.   (слайд  )

2.     Переработка нефти.

Нефть, добываемую из земных недр, называют сырой. В сыром виде нефть не применяют, ее подвергают переработке.

 Нефть – это смесь углеводородов различной молекулярной массы, имеющих различные температуры кипения, поэтому перегонкой ее разделяют на отдельные фракции.

 Перегонка (ректификация) – процесс разделения смесей на отдельные компоненты, или фракции, на основании различия их температур кипения.

Давайте посмотрим как это делают! Видео «Ректификация нефти»

По ходу фильма, обучающиеся заполняют таблицы в рабочих листах.

Учитель если вы не успели все дописать: Используя  § 17 учебника  (Г. Е. Рудзитис, Ф. г. Фельдман)  (стр. 69 -70), заполните таблицу,  а так же записать определения в тетрадь:   (слайд )

Название фракции	Состав	tкипения	Применение
Ректификационные газы
Газолиновая фракция (бензин)
Лигроиновая фракция
Керосиновая фракция
Дизельное топливо
Мазут

Проверка самостоятельной работы.

Учитель демонстрирует слайд, содержащий продукты переработки нефти (слайд 18)

На нефтеперерабатывающих заводах выделяют несколько фракций нефтепродуктов:

1.     Газовая (температура кипения до 40⁰С) содержит нормальные  и разветвленные алканы СН₄ – С₄Н₁₀.

2.     Бензиновая фракция (температура кипения 40 – 200⁰С) содержит углеводороды С₅ Н₁₂ – С₁₁Н₂₄.  при повторной перегонке выделяют авиационный и автомобильный бензин.

3.     Лигроиновая фракция (тяжелый бензин, температура кипения 150 – 250⁰С) содержит углеводороды состава С₈Н₁₈ – С₁₄Н_30, его применяют в качестве горючего для тракторов, тепловозов, грузовых автомобилей.

4.     Керосиновая фракция (температура кипения 180 – 300⁰С) включает углеводороды состава С₁₂ – Н₂₆ – С₁₈Н₃₈. Ее используют в качестве горючего для реактивных самолетов, ракет.

5.     Газойль (температура кипения 270 – 350⁰С) используют как дизельное топливо.

после отгонки светлых нефтепродуктов, остается темная вязкая жидкость – мазут. Его используют как топливо в котельных установках, но основную массу подвергают перегонке при низком давлении. При этом из мазута выделяют:

1.     Соляровые масла – дизельное топливо;

2.     Смазочные масла – автотракторные, авиационные, индустриальные;

3.     Вазелин  - основа для косметических средств и лекарств;

4.     Парафин – применяют для производства свечей и в медицине.

        После отгонки остается гудрон, его применяют в дорожном строительстве.

3.     Детонационная стойкость бензинов.

Учитель задает вопрос: Ребята, из всего услышанного, о многообразии продукции нефтепереработки, какое вещество вы назовёте первым?

(слайд 19)

По всей вероятности, учащиеся ответят, что бензин.

4.     Крекинг.

Для увеличения выхода высококачественных бензиновых фракций были разработаны химические способы переработки нефтепродуктов. Вторичная переработка нефти основана на химических процессах.

 Исходным сырьем при вторичной переработке являются высококипящие нефтяные фракции: керосин, газойль, мазут.

Одним из первых способов химической переработки является крекинг.

   Крекинг – процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле.   (слайд)

Сущность крекинга заключается в том, что при нагревании происходит расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие, в том числе на молекулы, входящие в состав бензина.

Учащиеся работают с рабочими листами.

Учитель даёт задание классу: изучить таблицу, группа делится на 2 подгруппы, каждая из которых отвечает на вопрос:

1.     Почему нежелательно использовать бензин после термического крекинга? В чем сущность этого способа?

2.     Сущность каталитического крекинга? Бензин какого крекинга более устойчив при хранении? Почему?

Термический крекинг

Каталитический крекинг

Расщепление молекул углеводородов протекает при сравнительно высокой температуре (470 – 5500С). Процесс протекает медленно, образуя углеводороды с неразветвленной цепью атомов.  В бензине, полученном в процессе термического крекинга, наряду с предельными углеводородами содержится много непредельных углеводородов. Поэтому этот бензин обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки.  В бензине термического крекинга содержится много непредельных углеводородов, которые легко окисляются и полимеризуются. Поэтому этот бензин менее устойчив при хранении. При его сгорании могут засориться различные части двигателя. Для устранения этого вредного воздействия  к такому бензину добавляют антиокислители.

Расщепление молекул углеводородов протекает в присутствии катализаторов и при более низкой температуре (450 – 5000С). По сравнению с термическим крекингом процесс протекает значительно быстрее, при этом происходит не только расщепление молекул углеводородов, но и их изомеризация, т.е. образуются  углеводороды с разветвленной цепью атомов углерода. Бензин каталитического крекинга по сравнению с бензином термического крекинга обладает еще большей детонационной стойкостью, потому что в нем содержатся углеводороды с разветвленной цепью углеродных атомов. В бензине каталитического крекинга непредельных углеводородов содержится меньше, и поэтому процессы окисления и полимеризации в нем не протекают. Такой бензин более устойчив при хранении

Вопросы классу:   

1.     Бензин, какого крекинга обладает большей детонационной стойкостью? Почему?

Учитель

Таким образом, высокое качество бензина, получаемого каталитическим крекингом, обеспечивается наличием в его составе разветвленного строения углеводородов и ароматических углеводородов.

Учитель.  (слайд )

 Одной из важнейших характеристик всякого  бензина как жидкого горючего является его детонационная стойкость.

 Детонация – взрывное сгорание бензина. Понятие октанового числа.

При работе двигателя внутреннего сгорания  в цилиндр двигателя засасывается смесь паров бензина с воздухом, смесь сжимается поршнем и поджигается посредством электрической искры. Чем сильнее сжимается смесь паров бензина с воздухом, тем большую мощность развивает двигатель и тем относительно меньше он расходует горючего. Но не все сорта бензина выдерживают сильное сжатие. Некоторые углеводороды при сжатии воспламеняются преждевременно и сгорают с чрезвычайно большой скоростью, с взрывом. От удара взрывной волны о поршень появляется резкий стук в цилиндре, происходит сильный износ деталей, падает мощность двигателя.   (слайд  )

Бензин должен обладать достаточно высокой детонационной стойкостью, которая зависит от строения молекул углеводородов, входящих в его состав.

IV.            Закрепление знаний

Учитель.   (слайд  )

      1) (Слайд ) Выполнение упражнений на закрепление материала

1). Обратите внимание:  перед вами на партах лежат вопросы. Прочитайте текст и сделайте пометки «+» (знаю), «?» (не знаю, не уверен в этих знаниях или  хотел бы расширить свои знания по этому вопрос).

Учащиеся делают пометки, представленные в раздаточном материале:

1. Нефть – основной источник углеводородного сырья.

2. Нефть – это сложная смесь углеводородов, в основном алканов линейного и разветвлённого строения, содержащих в молекулах от 5 до 50 атомов углерода.

3. Чтобы выделить из нефти индивидуальные вещества её подвергают переработке.

4. Перегонка (ректификация)– это физический способ разделения смеси компонентов с различными температурами кипения.

5. Крекинг – это процесс термического или каталитического разложения  углеводородов, содержащихся в нефти.

6. Детонация – это взрыв смеси газов в двигателях внутреннего сгорания при сжатии.

     2). Рефлексия.    (слайд )

Предложи быстрый ответ на вопросы:

l  Перегонка нефти. (ректификация)

l  Расщепление углеводородов, содержащихся в нефти. (крекинг)

l  Маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета. (нефть)

l  Остаток после перегонки нефти. (мазут)

l  Один из продуктов крекинга нефти используемый в качестве охлаждающей жидкости для двигателя автомобиля. (антифриз)

V.Подведение итогов урока. Рефлексия.    (слайд  )

Вернуться к цели урока: достигнута ли цель?

В заключение – рефлексивный тест.

1. Узнал(а) много нового.

2. Мне это пригодится в жизни.

3. Было над чем подумать.

4. На возникшие вопросы я получил(а) ответ.

5. Поработал(а) добросовестно, цель достигнута.

На доске два рисунка с рожицами (с улыбкой и без).

Предлагается выбрать вариант ответа в рефлективном тесте и зарисовать рисунок рожицы, который отражает отношение ученика к проведенному уроку.

Учитель подводит итоги урока, благодарит учащихся за работу, комментирует полученные оценки за урок.  (слайд )