урок химии по теме "Нефть"

Лабораторный практикум.

                Лабораторный опыт № 1.

                        “Исследование физических      свойств нефти».

                                     Экологический опыт.

                   Инструкционная карточка

          «Влияние нефти и нефтепродуктов на живые организмы.»   

                              Цель: исследовать влияние нефти и нефтепродуктов 

живые организмы.

                                                                                                                              Оборудование:    четыре  химических стакана, водные растения и

                         организмы, нефть, солярка, керосин.

Возьмите четыре химических стакана одинакового объёма.

1.     Наполните их водой одного объёма.

2.     Опустите в них одинаковые виды водных растений и животных (улитки).

3.     Первый стакан – контрольный; во второй –нефть, в третий – керосин, последний – солярка.

4.     Следите за происходящими изменениями и отмечайте их каждые три дня.

5.     Сравните стаканы и живые организмы в них между собой. Как повлияла нефть на организмы? Сделайте выводы.

                             Лабораторный опыт № 2.

    Моделирование промышленных  процессов      очистки      газовых

 выбросов (получение и адсорбция оксида серы (IV)).

    Цель: Смоделировать один из способов очистки

           отходящих газов путём адсорбции.

    Оборудование: Прибор для получения газа, пробирки с веществами:   

                                         растворы   щелочей, аммиака, перманганата калия,

                               вода с лакмусом, кристаллогидрат сульфита натрия.

                     Ознакомьтесь с ходом работы по инструктивной карточке.

1.     В прибор для получения газа поместите 1 г кристаллогидрата сульфита натрия.

2.     Сразу прилейте 5 мл  концентрированной серной кислоты.

3.     Опустите газоотводную трубку в пробирки с веществами: гидроксид калия, известковое молоко, гидроксид аммония, перманганат калия, воду с лакмусом. Засеките время прохождения химических реакций.

Рисунок 1

4.Запишите уравнения химических реакций.

5.Отметьте, с какими веществами реакция шла лучше. Можно ли эти вещества использовать в промышленности?

		17

Отчет

Лабораторный опыт №2

      Моделирование промышленных  процессов      очистки      газовых выбросов (получение и адсорбция

оксида серы (IV)).

            Вывод:

Оксид серы(IV) может  нарушать углеводный и белковый обмен, способствует образованию метгемоглобина, способствует возникновению бронхитов, респираторных заболеваний, снижению иммунозащитных свойств организма.

Поглощение газа растворами щелочей  для лаборатории приемлемы, однако в промышленных масштабах они нерентабельны, так как производство щелочей обходится достаточно дорого, а в случае использования известкового молока образующийся сульфит кальция, как правило, идёт в отвалы, занимая большие территории выводя серу из её круговорота.

       К наиболее эффективным методам утилизации оксида серы(IV) можно отнести аммиачный

SO₂ + 2NH₃ + H₂O = (NH₄)₂SO₃;

(NH₄)₂SO₃ + SO₂ + H₂O = 2NH₄HSO₃;

2NH₄HSO₃ + (NH₄)₂SO₃ = 2(NH₄)₂SO₄ + S + H₂O

(NH₄)₂SO₄ – сульфат аммония - используется как минеральное удобрение.

Приложение № 1.

РФ

Приложение № 2.

                                               Мировые запасы нефти и газа

Глава 1

1.ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ

Слово “нефть” появилось в русском языке в XVII веке и происходит от арабского “нафата”, что означает “извергать”. Так назвали в IV–III тыс. до н.э. жители Двуречья – древнего очага цивилизации – маслянистую через легковоспламеняющуюся жидкость, которая действительно иногда извергается на поверхность земли в виде фонтанов. Сейчас на его территории располагаются крупнейшие нефтеперерабатывающие страны Ирак и Кувейт.

Происхождение нефти

Миллионы лет назад растения и животные, обитавшие в древних морях, после смерти   оседали на дно, разлагались и заносились илом. Постепенно ил превратился в твердые породы, которые под действием тепла, идущего из недр Земли, за миллионы лет превратились в нефть. Основным исходным веществом нефти является планктон, обеспечивающий накопление осадков сапропелевого типа, характеризующегося высоким содержанием водорода. Пластовая нефть, находящаяся в залежах на различной глубине, в различной степени насыщена газообразными углеводородами.

2.География мировых ресурсов.

В начале XIX века нефть добывалась в 19 странах, в   основном с помощью колодцев. Главными районами нефтедобычи были Баку в Российской империи, Пенсильвания в США и Индонезия. В настоящее время насчитывается свыше 8о нефтедобывающих стран во всех частях света кроме Антарктиды.

Больше всего нефти сосредоточено в Азии, на Ближнем и Среднем Востоке, в Западной Сибири и Казахстане. Крупнейшее месторождения есть также в Северной и Южной Америке и Северном море у берегов Европы.

         Главная особенность географии мировых ресурсов нефти заключается в том, что большая часть из них приходиться на развивающиеся страны, в первую очередь Ближнего востока. Ведущее же место по добыче нефти занимают США, Саудовская Аравия, Россия. Растет добыча нефти в КНР.  В США добыча нефти ведется на ге, а в последние годы на шельфе Аляски.

Нефть - основное природное богатство Ближнего востока, при этом в Саудовской Аравии находится около четверти мировых запасов нефти. В число ведущих поставщиков нефти входят также Ирак, Иран, Кувейт, Оман, Катар, Бахрейн и Объединенные Арабские Эмираты.

Нефтедобыча на территории России достигла своего максимума в 1987г. - тогда наша страна находилась на первом месте в мире.

2.Физические свойства нефти.

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 неё нет определенной температуры кипения.

3.Применение нефтепродуктов.

	«Нефть – не топливо, топить можно и ассигнациями»                    Д. И. Менделеев

Нефтяная промышленность зародилась в середине ХIХ века. Из нефти получали осветительное масло, названое в России “фотогеном”, а в Америке – “керосином”. Добывалась нефть в небольших количествах в основном из неглубоких колодцев. Промышленная революция и широкое использование паровых машин потребовали более качественного горючего для освещения фабрик, а также смазочных веществ. В практику вошли буровые скважины. Нефть являются основой топливно–энергетического комплекса (ТЭК - 48% в перспективе эта доля будет уменьшаться вследствие возрастания применения атомной и иных видов энергии, а также увеличения стоимости добычи.), это еще и основа сырья для органического синтеза.

В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей и др. (более 8 % от объема мировой добычи). Среди получаемых из нефти исходных веществ для этих производств наибольшее применение нашли: парафиновые углеводороды — метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны, а также высокомолекулярные (10—20 атомов углерода в молекуле); нафтеновые;

ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы, этилбензол; олефиновые и диолефиновые — этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен. Истощение ресурсов нефти, рост цен на нее и др причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.

  4.Нефть и политика.

В XX веке ни один другой вид первичных энергоресурсов не оказал столь большого влияния на экономическое и социальное развитие как нефть. Она определяет политику государств, особенно тех, которые природа обделила нефтяными местонахождениями. Нефть добывают в 80 странах мира. Но географию этой отрасли определяют страны “первой десятки”, для большинства из которых нефтяная промышленность стала важной, а иногда и единственной отраслью международной специализации (Ирак, ОАЭ, Катар).Одна из особенностей географии мировой нефтяной промышленности заключается в том, что более 4/5 запасов  добычи нефти приходится на развивающиеся страны. Эти страны, в особенности страны – члены ОПЕК, выступают и в качестве ее главных экспортеров:              

ОПЕК: Алжир, Венесуэла, Габон, Индонезия, Ирак, Ирак, Катар, Кувейт, Ливия, Нигерия, ОАЭ, Оман, Саудовская Аравия. В международную торговлю поступает 40 % всей добываемой нефти.  

   Страны ОПЕК устанавливают квоту на добычу. Ни больше, ни меньше, для поддержания уровня мировых цен на сырую нефть в зависимости от качества. Поднимать добычу нельзя – цены поползут вниз, снижать – значит, лишится доход

Проблемы.

ü  Энергетическая проблема является одной из самых острых. Бурно развивающаяся экономика в ХХI веке требует все больше энергозатрат.

ü  Наука предупреждает, что при современных объемах энергопотребления разведанных запасов органического топлива на Земле хватит примерно на 150 лет, в том числе нефти – на 35, газа – на 50.

ü  Таким образом, ограниченность природных запасов углеводородного сырья составляет сегодня главный стержень глобальной энергопроблемы.

ü  Наступает период энергосберегающих технологий и всемирной экономии энергии.

Пути энергосбережения:

Ø  выпуск более экономичных автомашин;

Ø  усовершенствование в коммунальном хозяйстве;

Ø  структурные изменения в экономике (рост доли менее энергоемких отраслей);

Ø  развитие атомной энергетики;

Ø  использование неисчерпаемых природных ресурсов (солнечная радиация, тепло Земли).

Высокие мировые цены на нефть способствовали быстрому росту разведки и добычи ее в странах, не входящих, в ОПЕК. Поэтому долгосрочное прогнозирование энергетики в значительной степени зависит от прогнозов цен на нефть на мировом рынке.

Перспективы

В течение ближайших 30–40 лет, возможно, произойдут следующие изменения:

• стабилизируется рост потребления;
• увеличится доля новых технологий для производства энергии;
• увеличатся масштаб и стоимость транспортировки;
• возрастет эффективность использования;
• все большее значение будут приобретать трансконтинентальные газопроводы общей протяжностью 26 тыс.км;
• увеличится доля альтернативных источников энергии (атомная), нетрадиционных ресурсов (солнечная энергия, энергия ветра).

По итогам проведенного анализа можно сделать следующие выводы.

1.      Ситуация на мировом нефтяном рынке и реальные интересы его основных участников позволяют прогнозировать стабильно высокий уровень на нефть в ближайшей перспективе. Поэтому ожидается благоприятная конъюнктура для производителей и экспортеров нефти, в том числе, в регионах с более высокими издержками добычи, к которым относится и Казахстан.

2.      Нефть в период до 2020 года будет доминирующим источником энергии. Однако, в связи с ужесточением экологических требований, развитием научно-технического прогресса и другими факторами, ожидается постепенная замена нефти в качестве основного источника энергии на, так называемые, нетрадиционные источники.

3.      Для избежания монопольной зависимости мировой экономики от нефти ОПЕК часть государств будет стремиться к диверсификации источников нефтеснабжения, что в свою очередь обусловит возможность освоения относительно труднодоступных месторождений, альтернативных нефти ОПЕК. В этом плане можно ожидать усиление внимания к Каспийскому региону.

4.      4.Увеличение экспорта нефти из каспийского региона в будущем приведет к более острой конкуренции на мировом рынке нефти за рынки сбыта. Особенно конкурентная борьба вероятна со странами ОПЕК, имеющими существенные конкурентные преимуществ

5.Влияние нефти и нефтепродуктов на окружающую среду.

Встает угрожающий вопрос: что делать с этими „черными океанами"? Как спасти их обитателей от гибели?

 Нефтяная промышленность зародилась в середине ХIХ века. Из нефти получали осветительное масло, названое в России “фотогеном”, а в Америке – “керосином”. Добывалась нефть в небольших количествах в основном из неглубоких колодцев. Промышленная революция и широкое использование паровых машин потребовали более качественного горючего для освещения фабрик, а также смазочных веществ.

 В практику вошли буровые скважины. Нефть являются основой топливно–энергетического комплекса (ТЭК), это еще и основа сырья для органического синтеза.

Нефтяная плёнка нарушает обмен теплом, влагой и газами между средой и атмосферой, в результате нарушается биологическое равновесие водоёма. Установлено, что нефтяное загрязнение на 60% уменьшает испарение воды с её поверхности. При этом усиливается нагрев водной поверхности и соприкасающихся с ней воздушных масс и, как следствие, уменьшается содержание в них водяных паров. Проходя над континентами, такие воздушные массы дадут меньше осадков, а перепад температур будет способствовать возникновению частых циклонов. Пары нефти и нефтепродуктов вызывают у человека заболевание органов дыхания и центральной нервной системы, повышая утомляемость.

Ежегодно в Мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн. т нефти.

Аэрофотосъемкой со спутников зафиксировано, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря. Атлантического океана и их берега. Литр нефти лишает кислорода, столь необходимого рыбам, 40 тыс.л морской воды. Тонна нефти загрязняет 12 км² поверхности океана. Икринки многих рыб развиваются в приповерхностном слое, где опасность встречи с нефтью весьма велика. При концентрации ее в морской воде в количестве 0,1-0,01 мл/л икринки погибают за несколько суток. На 1 га морской поверхности может погибнуть более 100 млн. личинок рыб, если имеется нефтяная пленка. Чтобы ее получить, достаточно вылить 1 л нефти. В водоёмах процесс самоочищения протекает при наличии достаточного количества кислорода и только в тёплое время года. На помощь природе должен прийти человек.

Строятся различные планы:

Во Франции создана специальная центрифуга марки „Циклонет". Она устанавливается на самоходной портовой барже вместе с группой насосов, которые собирают с поверхности воду  вместе с пленкой нефти. Попадая затем во вращающиеся барабаны устройства, смесь быстро разделяется, производительность 200 M/ч;

·  Шведские и английские специалисты для очистки морских вод от нефти предлагают использовать старые газеты, куски обертки, обрезки с бумажных фабрик. Все это измельчается на тонкие полосы длиной 3 мм. Брошенные на воду, они способны впитать в себя 28-кратное количество нефти по сравнению с собственной массой. Затем топливо из них легко извлекается прессованием.

·  Хорошие результаты дает применение диспергаторов - особых веществ, связывающих нефть; обработка нефтяных пленок железным порошком с последующим собиранием „опилок" магнитом.

·  Большие надежды возлагаются на биологическую защиту: в лабораториях фирмы „Дженерал электрик" (США) создан супермикроб, способный расщеплять молекулы УВ.

·  Русские ученые установили, что некоторые жители морей вовсе не страдают от нефтяного загрязнения. В Каспии, например, живет моллюск - кардиум. Это крошечное существо, получившее свое название за сердцевидную форму раковинки, играет важную роль в очистке морской воды, добывая себе таким образом и пищу, и кислород для дыхания.

Лабораторный практикум.

                Лабораторный опыт № 1.

   “Исследование физических      свойств нефти».

Инструкционная карточка

                     Экологический опыт:

         «Влияние нефти и нефтепродуктов на живые организмы».   

Цель: исследовать влияние нефти и нефтепродуктов  на живые

                          организмы.

          Оборудование: четыре химических стакана, водные растения и

                         организмы, нефть, солярка, керосин.

Возьмите четыре химических стакана одинакового объёма.

1.      Наполните их водой одного объёма.

2.      Опустите в них одинаковые виды водных растений и животных (улитки).

3.      Первый стакан – контрольный; во второй –нефть, в третий – керосин, последний – солярка.

4.      Следите за происходящими изменениями и отмечайте их каждые три дня.

5.      Сравните стаканы и живые организмы в них между собой. Как повлияла нефть на организмы? Сделайте выводы.

Инструктивная карточка.

                                              Лабораторный опыт:

Моделирование промышленных  процессов      очистки      газовых

 выбросов (получение и адсорбция оксида серы (IV)).

    Цель: Смоделировать один из способов очистки

                   отходящих газов путём адсорбции.

    Оборудование: Прибор для получения газа, пробирки с веществами: растворы  

                            щелочей, аммиака, перманганата калия, вода с лакмусом, кри-

                            сталлогидрат сульфита натрия.

        Ознакомьтесь с ходом работы по инструктивной карточке.

1.      В прибор для получения газа поместите 1 г кристаллогидрата сульфита натрия.

2.      Сразу прилейте 5 мл  концентрированной серной кислоты.

3.      Опустите газоотводную трубку в пробирки с веществами: гидроксид калия, известковое молоко, гидроксид аммония, перманганат калия, воду с лакмусом. Засеките время прохождения химических реакций.

Рисунок 1

4.      Запишите уравнения химических реакций.

5.      Отметьте, с какими веществами реакция шла лучше. Можно ли эти вещества использовать в промышленности?

Отчет о работе.

Лабораторный опыт №2

 Моделирование промышленных  процессов      очистки      газовых выбросов (получение и адсорбция оксида серы (IV)).

 Вывод:  оксид серы(IV) поступает в воздух в результате сжигания топлива. Его считают одной из основных действующих частей токсических туманов и одним из активных компонентов формирования смога. Взаимодействуя с атмосферной влагой оксид серы(IV) образует кислотные осадки.              

Оксид серы(IV) может  нарушать углеводный и белковый обмен, способствует образованию метгемоглобина, способствует возникновению бронхитов, респираторных заболеваний, снижению иммунозащитных свойств организма.

Поглощение газа растворами щелочей  для лаборатории приемлемы, однако в промышленных масштабах они нерентабельны, так как производство щелочей обходится достаточно дорого, а в случае использования известкового молока образующийся сульфит кальция, как правило, идёт в отвалы, занимая большие территории выводя серу из её круговорота.

       К наиболее эффективным методам утилизации оксида серы(IV) можно отнести аммиачный

SO₂ + 2NH₃ + H₂O = (NH₄)₂SO₃;

(NH₄)₂SO₃ + SO₂ + H₂O = 2NH₄HSO₃;

2NH₄HSO₃ + (NH₄)₂SO₃ = 2(NH₄)₂SO₄ + S + H₂O

(NH₄)₂SO₄ – сульфат аммония - используется как минеральное удобрение.

Лабораторный опыт. «Проблемы нефтяных загрязнений».

Цель работы: ликвидация последствий аварии (очистка поверхность от нефти, спасение природных объектов).

Оборудование: ёмкость, имитирующая океан; «танкер» с нефтью; объекты для очистки от нефти; материалы для сбора нефти (ложки, ватные тампоны, древесные опилки) и очистки от неё (стиральный порошок, шампунь, сода).

Ход работы:

1.                «Заселите» океан.

2.                Спустите «танкер» с нефтью на воду.

3.                Нефтяная авария (предложите свой вариант катастрофы)

4.                Создайте штормовые условия (с помощью оборудования вентилятором (феном) или раскачивания ёмкости)

5.                Приступите к ликвидации аварии, чётко распределив между собой обязанности:

А) попытайтесь собрать нефть с помощью ложек, древесных опилок, ватных тампонов;

Б) очистите природные объекты от нефти с помощью стирального порошка, соды, шампуня (для этого используйте тарелки с ватными тампонами)

6.    Заполните карту эффективности

Ответьте на вопросы:

А) какой способ вы считаете наиболее эффективным при ликвидации нефтяного пятна;

Б) какие ещё способы очистки вы можете предложить;

В) кто, по вашему мнению, должен быть ответственным за ликвидацию аварий?

7.    Уберите рабочее место.

Проблемные вопросы 

1.      . В России, США, Канаде, главные магистральные трубопроводы большей частью связывают регионы добычи нефти и газа с районами их потребления, в Западной Европе – морские порты с районами потребления, а в развивающих странах, напротив, районы добычи – с морскими портами. Объяснить эти различия.

2.Известно, что отрасли ТЭК относятся к “грязным” производствам, но развитие мирового хозяйства обусловливает рост потребности в них.        Следовательно, добыча нефти и газа будут расти. Однако условия добычи ухудшаются. Как решить эти противоречия?                                   Ваша точка зрения?

Как и большинство других полезных ископаемых, нефть распределена на Земле неравномерно. Она встречается обычно в виде больших месторождений. Кроме того, далеко не всегда распределение запасов по регионам совпадает с распределением спроса на нее. Поэтому различные страны заключают между собой торговые соглашения, договоры об экспорте и импорте.

Рис.1 Распределение запасов нефти

Список использованной литературы:

1.      Учебники географии 9, 10 класс.

2.      Периодическая печать.

3.      «Я познаю мир»

4.      Интернет.

5.      «Большая энциклопедия Кирилл и Мефодий»

6.      Современная гуманитарная академия «Школьный химический эксперимент».

      Предисловие

Дорогие друзья!

Параграф  «Химия 10» является приложением к учебнику «Химия 10» Е. Е. Минченкова и опирается на те знания, которые вы, наши ученики, должны (могли) приобрести.

Предлагаемый материал распределен на абзацы. Главное содержание настоящего параграфа – нефтехимия. В отличие от основного учебника в этом сделан упор на происхождение  и свойства нефти, её применение и влияние на окружающую среду.

Мы предлагаем варианты проведения лабораторных опытов.

Учебный материал в параграфе структурирован так же, как в учебнике «Химия 10» (Е. Е. Минченков, А. А. Журин, П. А. Оржековский)

Условные обозначения

?    Проблемные  вопросы

       Задания, на которые даны решения или ответы

Задания

       Прикладные аспекты

Мы выражаем благодарность авторам использованной литературы.