Урок по теме Нефть и нефтепродукты. Способы переработки нефти.

Тема:  Нефть и нефтепродукты. Способы переработки нефти.

Цели: Продолжить знакомство с природными источниками углеводородов, а именно с нефтью и продуктами ее переработки; сформулировать понятия крекинг, октановое число. Развивать  мышления, самостоятельность. Воспитывать познавательную заинтересованность к предмету.

Тип урока: урок усвоения новых знаний и умений.

Ход урока

       I.            Организационный момент (1 – 2 мин).

Вступительное слово учителя. Проверка присутствующих.

    II.            Проверка домашнего задания (5 – 7 мин).

1.     Устные ответы учеников:

·        Природные источники органических веществ.

·        Природный газ.

·        Попутный нефтяной газ.

2.     Проверка заданий заданных за учебником:

·        Назовите возобновляемый природный ресурс:

а) нефть;     б) природный газ;      в) растительная биомасса;   г) уголь.

(Ответ: в) растительная биомасса)

·       Укажите компонент, содержание которого в природном газе наибольшее:

а) метан;   б) бутан;   в) пары воды;   г) сероводород.

(Ответ: а) метан)

·       Какие углеводороды – главная составляющая газового бензина?

а) метан и этан;   б) пропан и бутан;   в) пентан и гексан;   г) гептан и октан.

(Ответ: в) пентан и гексан)

·       Какое вещество является главной составляющей «сухого газа», образующегося вследствие сепарации попутного нефтяного газа?

а) C₂H₅;     б) C₂H₂;     в) CH₄;     г) C₂H₄

(Ответ: в) CH₄)

·       Укажите химическую формулу вещества, концентрация которого в воздухе возрастает вследствие сжигания попутного нефтяного газа:

а) O₂;     б) N₂;      в) CO;      г) CaO

(Ответ: в) CO)

 III.            Мотивация деятельности учеников (5 мин).

Что такое нефть? Теплотехник ответит, что это прекрасное,

высококалорийное топливо. Но химик возразит: нет! Нефть – это сложная смесь жидких углеводородов, в которых растворены газообразные и другие вещества. И чтобы перечислить все продукты, получаемые из нефти, нужно потратить несколько листов, так как их уже несколько тысяч.

IV.            Изучение нового материала (15 – 20 мин).

1.     Состав и свойства нефти.

Нефть представляет собой чрезвычайно сложную смесь переменного состава и говорить о константах нефти невозможно, потому что состав и свойства нефти могут существенно изменятся.

Нефть в основном состоит из углерода (83–87%) и водорода (12–14%), входящих в состав сложной смеси углеводородов. Углеводородная часть нефти состоит из парафиновых (алканов), нафтеновых (цикланов) и ароматических углеводородов.

Нафтеновые углеводороды в нефтях представлены главным образом производными циклопентана и циклогексана. Ароматические углеводороды представлены в небольшом количестве в виде бензола и его гомологов. Имеются и высокомолекулярные соединения в виде смол и асфальтовых веществ. Кроме углеводородной части, в нефти содержатся небольшая не углеводородная часть (соединения серы, азота и кислорода) и механические примеси. Всего нефть содержит около сотни различных соединений.

 Нефть – маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета с

характерным запахом. Она немного легче воды и практически в ней не

растворяется. Так как нефть – смесь различных углеводородов, то у нее нет

определенной температуры кипения.

Плотность нефти меньше плотности воды,  она не растворяется в ней, поэтому нефть всплывает на поверхность.

2.     Перегонка нефти.

Не все видели сырую сырую нефть, но все знают что такое бензин, парафин, вазелин, мазут. Эти продукты являются нефтяными фракциями,  образующимися при перегонке нефти.

В чем заключается этот процесс? Как смесь не имеет определенной температуры кипения, а переходит в газообразное состояние в широком интервале температур. Нефть можно разделить на составные части, используя метод фракционной  перегонки.

Перегонка нефти – способ ее переработки, основанный на отличии в температурах кипения мономеров этой смеси.

Перегонку нефти обычно осуществляют в несколько стадий. Одноступенчатой перегонкой при атмосферном давлении получают светлые нефтепродукты: бензин, керосин, газойль или дизельное горючее, в остатке мазут. Двухступенчатая (атмосферно – вакуумная) перегонка требует не менее двух ректификационных колон.

Продукты перегонки  нефти и их применения известны всем. Подробно о них можно узнать с таблицы. Ознакомьтесь  с образцами продуктов перегонки нефти, выполнив лабораторный опыт.

Лабораторный опыт . Ознакомление с образцами нефтепродуктов.

Внимательно рассмотрите выданные вам образцы нефтепродуктов. Обратите внимание на их внешний вид, агрегатное состояние, цвет, вязкость. Охарактеризуйте каждый из образцов, укажите способ его получения и области применения. Отчет оформите как таблицу или в произвольной форме.

3.     Крекинг нефтепродуктов.

Всевозрастающий спрос на бензин заставил искать новые технологические процессы перегонки нефти. Одним из таких процессов является крекинг нефти (от англ. Cracking – расщепление). Крекингом называют процесс разложения углеводородов нефти на более летучие вещества.

Выяснилось, что при нагревании до 400 ⁰С и выше углеводороды, входящие в состав мазута, газойля, расщепляются на углеводороды с низкими относительными молекулярными массами:

С₄Н₁₀ = С₂Н₆ + С₂Н₄

С₈Н₁₆ = С₄Н₁₀ + С₄Н₈

Этот процесс называют крекингом. Крекинг протекает при высокой температуре (термический крекинг) либо в присутствии катализатора (каталитический крекинг).

4.     Детонационная устойчивость бензина.

Детонационная устойчивость бензина характеризуется способностью углеводородов в его составе противостоять самовозгоранию при сжатии. Это самая важная количественная характеристика топлива, по которой определяют его сортность и применяемость в двигателях разных конструкций.

Октановое число -  параметр, который характеризует детонационную устойчивость бензина и моторных смазочных масел.

Оказалось, что скорость сгорания зависит от состава углеводородов в горючем. Бензин, состоящий преимущественно из гексана С₆Н₁₄, гептана С₇Н₁₆ и октана С₈Н₁₈ линейного строения, сгорает очень быстро и является причиной детонации (взрыва). Наилучшее антидетонационные характеристики имеют углеводороды разветвленного строения, в частности изооктан.

По условной шкале у изооктана октановое число 100, у гептана – 0. Смеси углеводородов, входящие в состав бензина разных сортов, имеют промежуточные октановые числа, причем они тем больше, чем выше сорт бензина, выше его детонационная стойкость.

Очевидно, для улучшения его качества горючего необходимо использовать такие процессы переработки нефти, в результате которых образуются углеводороды разветвленного строения.

   V.            Обобщение, систематизация и применение знаний (10 мин).

Задание.

Из природного газа объемом 40 л (нормальные условия) получили хлорметан массой 30,3 г. определите объемную долю метана в природном газе, если выход хлорметана в природном газе равен 40% от теоретически возможного.

1.     Записываем уравнение реакции получения хлорметана из метана:

CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl

2.     Находим количество вещества CH3Cl

η (CH₃Cl) =  = 0.6 моль

3.     Находим объем CH₃Cl при нормальных условиях

V(CH₃Cl) = 0.6 моль*22.4 л/моль = 13.44 л

4.     Определяем объем хлорметана, который образовался б при количественном выходе:

V(CH₃ Cl)_теор. =  = 33, 6 л

5.     Из уравнения реакции следует:

V(CH₃Cl) = V(CH₄) = 33.6 л

6.     Определяем объемную долю метана в природном газе:

φ(СН₄) = *100% = 84%

Ответ: 84%

VI.            Подведение итогов урока (3 мин)

1.       Имеет ли нефть химическую формулу? Почему?

2.       Каков химический состав нефти?

3.       Какое свойство веществ лежит в основе крекинга нефти?

4.       Назовите две главные отрасли использования нефти.

V .  Домашнее задание (2 мин)

Выучить § 18 (Г.Е. Рудзитис). Выполнить задание №9, 10 на ст.86.