Урок «Нефть. Состав и переработка. Нефтепродукты. Бензин и понятие об октановом числе»

Открытый урок в 10 «А» классе

(проведенный учителем химии МБОУ «СОШ №26» Ладыгиной В.Ф.)

тема«Нефть. Состав и переработка. Нефтепродукты. Бензин и понятие об октановом числе»

г. Курган

ТемаНефть. Состав и переработка. Нефтепродукты. Бензин и понятие об октановом

числе.

Цель 1.Дать понятие о составе, свойствах, способах переработки нефти. Формировать представление о нефти как важнейшем топливе и сырье для производства многих органических веществ.

2. Развивать навыки самостоятельной работы, умение работать в группе, выступать перед аудиторией. Прививать интерес к предмету, используя связь материала урока с жизнедеятельностью человека.

3. Воспитывать чувство ответственности за состояние окружающей среды через знакомство с экологическими проблемами, связанными с добычей, транспортировкой и переработкой нефти.

Оборудование ноутбук, мультимедийный проектор, экран, презентация по теме урока (составленная с участием обучающихся), коллекция «Нефть и продукты ее переработки». На каждую группу обучающихся: склянка с нефтью, пипетка, чашка Петри, салфетка, химический стакан с водой.

Оформление доски

Нефть – черное золото

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

«Не наука виновата, виноваты люди, неправильно

использующие достижения науки» Фредерик Жолио – Кюри

Ход урока

Организационный момент (приветствие, сообщение темы)

Сценарий урока

Вступительное слово учителя:

На вопрос – Что такое нефть? Теплотехник ответит: «Прекрасное высококалорийное топливо». Географ скажет: «Ценнейшее полезное ископаемое». Химик возразит: «Нет! Это сырье для множества химических продуктов». Сегодня мы постараемся выяснить, кто из них прав, почему нефть называют «черным золотом» и в чем заключается смысл слов, сказанных Д.И. Менделеевым «Нефть – не топливо, топить можно и ассигнациями». Атак же познакомимся с составом, свойствами и способами переработки нефти.

Помогут нам в этом сотрудники научно-исследовательского института «Нефтехимии», роль которых будите играть вы.

Для того чтобы стать сотрудником одного из отделов института, вам необходимо выполнит задание №1 инструктивной карточки – Самостоятельную работу.

Самостоятельная работа (задание №1 инструктивной карточки)

Учитель: А сейчаспроведем взаимопроверку. Передайте тетради друг другу по часовой стрелке (т.е. соседу слева). Правильные ответы представлены на слайде.

Поднимите руки, кто не допустил ни одной ошибки. Кто допустил 1 ошибку?Молодцы!Всем остальным необходимо еще раз повторить ранее изученный материал.

И так вы сотрудники института «Нефтехимии», начинаем работу (1гр - отдел «Геологоразведки и нефтедобычи», 2гр-«Химико-технологический»отдел , 3гр – отдел «Качества и сбыта готовой продукции», 4гр - «Экологический отдел»). Начинаем работу.

Учитель: Используя план задания №2 инструктивной карточки, каждому отделу нужно дать характеристику одного из классов углеводородов. Обсуждение ведется в группе, после чего заслушиваем по 1 представителю от группы.

Работа в группах (задание №2 инструктивной карточки)

Дать характеристику

(1 группа – алканов; 2 группа – алкенов; 3 группа – алкинов; 4 группа – аренов) по плану:

1. Класс органических соединений

2. Общая формула

3. первый член гомологического ряда

4. Особенности «С – С» связи (кратность)

5. Номенклатура (суффикс в названии)

6. Виды изомерии

7. Характерный тип реакций

Учитель: Первые результаты работы каждого отдела уже видны. Сейчас проведем производственное совещание, на котором представители каждого отдела расскажут, решением какой проблемы они занимаются. Слово предоставляется отделу«Геологоразведки и нефтедобычи».

1 группа (сообщение- сопровождается показом слайдов №)

Учитель: С химическим составом нефти мыпознакомились.А сейчас давайте познакомимся с физическими свойствами нефти, выполнив лабораторный опыт (в инструктивной карточке задание №3).

Лабораторный опыт «Физические свойства нефти» (выполняется в группе)

Ход работы

Рассмотрите склянку с нефтью, определите ее цвет и запах.

Определите растворимость нефти в воде, ее плотность по сравнению с водой (налейте воду в чашку Петри, с помощью стеклянной палочки внесите несколько капель нефти в воду).

Сделайте вывод о физических свойствах нефти (запишите в тетрадь):

Нефть – это маслянистая… жидкость, …бурого… цвета, с ..характерным.... запахом, …не растворимая…. в воде. Плотность нефти …меньше…. чем у воды, так как при попадании в воду она …растекается…. по ее поверхности.

Учитель: Зачитайте вывод, который вы записали после выполнения Л/опыта.

Нефть, добываемую из земных недр, называют сырой (она всегда содержит воду, минеральные соли и разные механические примеси). Но в сыром виде нефть не применяют, ее подвергают переработке. Со способами переработки нефти нас познакомят сотрудники«Химико-технологического» отдела.

2 группа (сообщение- сопровождается показом слайдов №)

Учитель: Со способами переработки нефти в промышленности и продуктами, получаемыми при перегонке нефти, вы познакомились. А где применяются эти нефтепродукты, вы изучите самостоятельно, выполнив задание №4 инструктивной карточки.

Самостоятельная работа (с использованием карточки из коллекции «Нефть и продукты ее переработки»).

Учитель: (вопросы классу)

1. Назовите применение: лигроина, керосина, мазута?

2. Назовите продукты крекинга бутадекана С₁₄Н₃₀ (ответ: гексан и гексен).

Учитель: У вас на столах есть карточки, в которых перечислены продукты, получаемые из нефти. Образцы этих нефтепродуктов находятся на демонстрационном столе.Вы по окончании урока можете их рассмотреть.

Учитель: Наиболее ценным продуктом переработки нефти является бензин.

О важнейших характеристиках бензина, как жидкого топлива нам расскажут сотрудники отдела «Качества и сбыта готовой продукции».

3 группа (сообщение- сопровождается показом слайдов №)

Учитель: Вы как будущие автовладельцы, должны знать, что разные марки двигателей рассчитаны на использование бензина с определенным октановым числом. Эту информацию можно прочитать в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Учитель: Нефть и продукты ее переработки широко используются, но они создали большие экологические проблемы. Этот вопрос изучали сотрудники«Экологического отдела», давайте предоставим им слово.

4 группа (сообщение- сопровождается показом слайдов №)

Учитель: Прослушав последнее выступление, хочется перефразировать слова Фредерика Жолио-Кюри, и сказать, в экологических бедах виновата не нефть, а люди, неправильно организующие процессы ее добычи, транспортировки и переработки.

Учитель: А сейчас давайте обратимся к словам Д.И.Менделеева «Нефть – не топливо, топить можно и ассигнациями» и объясним их смысл (высказывания уч-ся).

Вывод: Вы сказали все правильно, действительно использовать нефть в качестве топлива – это слишком дорогое удовольствие. Так как в результате ее переработки можно получить большое количество продуктов необходимых в народном хозяйстве.

Учитель выставляет оценки за урок и задает Д/задание.

Приложение 1

Лист контроля

Приложение 2

Самостоятельная работа (задание №1 инструктивной карточки)

1вариант

1. Установите соответствие между веществом и его названием:

1) СH≡ С - СH₂ - СH₃ а) бутен-2

2) СH₃ - СH₂ - СH₂ – СH₂- СH₃ б) бутин-1

3) СH₃ - СH = СH₂ в) пентан

4) СH₂ = СH₂ г) этен

д) пропен

2. Выберите правильный ответ:

1) Вещества СH₃ - СH = СH₂ и СH₂= СН - СH₂ - СH₃ являются:

а) изомерами б) гомологами в) ни тем, ни другим

2) Этан в отличие от ацетилена:

а) обесцвечивает бромную воду б) не обесцвечивает бромную воду в) полимеризуется

3) Вещество С₃Н₈ принадлежит к классу:

а) аренов б) алканов в) алкинов

2 вариант

1. Установите соответствие между веществом и его названием:

1) СH₃ – СН₂ - С ≡ С - СH₃ а) 2-метилпропан

2) СH₂= СН - СH = СH₂ б) бутен-2

3) СH₃ - СH - СH₃ в) пропан

│ г) пентин-2

СH₃ д) бутадиен- 1,3

4) СH₃ – СН = СН - СH₃

2. Выберите правильный ответ:

1) Вещества СH₂ = СH – СН₂ –С H₃ и СH₃ - СН = СH - СH₃ являются:

а) изомерами б) гомологами в) ни тем, ни другим

2) Этилен от от этана можно отличить по:

а) агрегатному состоянию б) обесцвечиванию бромной воды

в) продуктам полного сгорания

3) Вещество С₂Н₂ принадлежит к классу:

а) алкенов б) алкинов в) аренов

3 вариант

1. Установите соответствие между веществом и его названием:

1) СH₂ = СН₂ а) пентадиен-2,3

2) СH₃ - С ≡ С - СH₃ б) этен

3) СH₃ - СH = С = СH- СH₃ в) октан

4) СH₃ - СH₂ - СH₂ – СH₂- СH₂ - СH₃ г) бутин-2

д) гексан

2. Выберите правильный ответ:

1) Вещества СH₂= СН – СH₂ – СH₃ и СH≡ С - СH₂ - СH₃ являются

а) изомерами б) гомологами в) ни тем, ни другим

2) Для бензола, так же для алканов характерны реакции:

а) присоединения б) замещения в) полимеризации

3) Вещество С₄Н₈ принадлежит к классу:

а) алкенов б) алканов в) алкинов

4 вариант

1. Установите соответствие между веществом и его названием:

1) СH₃ - СH ≡ СH – СH₂- СH₃ а) метан

2) СH₂ = С = СH - СH₃ б) бутадиен-1,2

3) СH₃- СН₂ – СH₃ в) пропан

4) СH₃ - СH₂ - СH = СH- СH₂ - СH₃ г) гексен-3

д) пентин-2

2. Выберите правильный ответ:

1) Вещества СH₃- СН₂ – СH₂ - СH₃ и СH₃ - СH - СH₃ являются:

│

СH₃

а) гомологами б) изомерами в) ни тем, ни другим

2) Качественной реакцией на алкены и алкины является реакция с:

а) хлороводородом б) бромной водой в) водородом

3) Вещество С₆Н₆ принадлежит к классу:

а) алкинов б) алкенов в) аренов

Приложение 3

Инструктивная карточка

1. Самостоятельная работа

2. Работа в группе

Дать характеристику

(1 группа – алканов; 2 группа – алкенов; 3 группа – алкинов; 4 группа – аренов) по плану:

1. Класс органических соединений

2. Общая формула

3. первый член гомологического ряда

4. Особенности «С – С» связи (кратность)

5. Номенклатура (суффикс в названии)

6. Виды изомерии

7. Характерный тип реакций

3. Лабораторный опыт «Физические свойства нефти» (выполняется в группе)

Ход работы

Рассмотрите склянку с нефтью, определите ее цвет и запах.

Определите растворимость нефти в воде, ее плотность (по сравнению с водой).

Сделайте вывод о физических свойствах нефти:

Нефть – это ……………… жидкость, ……………… цвета, с …………….. запахом, …………………. в воде. Плотность нефти …………. чем у воды, так как при попадании в воду она ………………. по ее поверхности.

4.Самостоятельная работа (используется учебник).

Задание№1:заполнить 1 и 4 колонки таблицы.

Задание №2: Запишите уравнения реакций крекинга октадекана С₁₈Н_{38 ,} бутадекана С₁₄Н_30, эйкозана С₂₀Н₄₂ до углеводородов бензиновой фракции, назовите их.

5.Лабораторный опыт –работа с коллекцией«Нефть и продукты ее переработки»

(выполняется в группе)

Ход работы

Рассмотрите выданные вам продукты нефтепереработки.

Объясните, почему все нефтепродукты (кроме мазута) называют светлыми.

Какие процессы лежат в основе их получения?

Объясните смысл слов Д.И. Менделеевым «Нефть – не топливо, топить можно и ассигнациями».

Приложение 4

1 группа (сообщение- сопровождается показом слайдов №)

Нефть, известна человечеству с глубокой древности. Ее использовали как клей и как добавку к строительным материалам.. Нефть в древнем мире была грозным оружием: подожженная нефть лилась на головы штурмующих крепостные стены, горящие стрелы, смоченные в нефти, летели в осажденные города. Нефть использовалась для изготовления лечебных мазей.

Нефть занимает 1 место среди природных веществ по концентрации энергии в единице объема. 1 мл нефти достаточно, чтобы нагреть на 1 градус ведро воды, а для того чтобы вскипятить ведерный самовар, нужно меньше половины стакана нефти.

Существует 2 точки зрения на происхождение нефти:

Неорганическая теория (автор Д.И.Менделеев)

Нефть – это продукт гидролиза карбидов металлов.

Органическая теория (автор М.В. Ломоносов)

Нефть – это продукт разложения органических веществ флоры и фауны.

Современная наука придерживается органической теории происхождения нефти.

Основные нефтеносные бассейны находятся в странах Персидского залива. Саудовская Аравия , Ирак, Кувейт, ОАЭ , Иран, владеют почти половиной мировых запасов нефти.

Россия является крупнейшим экспортером нефти. Основные потребители Российской нефти это страны Западной Европы и СНГ. Больше половины нефти в нашей стране добывается в Тюменской области, около ¼ нефти добывается в Волго–Уральском районе. На все остальные районы приходится лишь 7-8 % общероссийской нефти. Вы, конечно же, слышали, что поиски углеводородного сырья велись и на территории нашей области, но пока безуспешно.

По составу нефть представляет собой смесь углеводородов, главным образом жидких, в них растворены твердые и газообразные. В основном это углеводороды следующих классов:

Алканы (парафины)

Циклоалканы (нафтены)

Арены (ароматические)

Кроме углеводородов нефть содержит и другие соединения, в состав которых входит – О, S, N и др. Состав нефти различных месторождений различен.

2 группа (сообщение- сопровождается показом слайдов №)

В настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах используют следующие методы переработки нефти:

1. Физический метод (первичная переработка самой нефти)

2. Химический метод (вторичная переработка, т.к. перерабатывается не сама нефть, а фракции, полученные в процессе первичной переработки).

Физический метод – это перегонка (ректификация). Он основан на том, что нефть является смесью углеводородов имеющих разные температуры кипения, что позволяет разделить ее на отдельные фракции.

Перегонку нефти осуществляют в установке, которая состоит из трубчатой печи внутри которой проходит трубопровод и ректификационной колонны (стальной цилиндрический аппарат высотой около 40метров). По трубопроводу подается нефть, где она нагревается до t°= 320-350° и в виде смеси жидкости и паров поступает в колонну. В колонне имеются горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки. Пары нефти через эти отверстия, поднимаются вверх, при этом они постепенно охлаждаются и сжижаются. Менее летучие конденсируются уже на первых тарелках, более летучие поднимаются вверх. При этом выделяют следующие фракции: - бензин; - лигроин; - керосин; - газойль (дизельное топливо); - мазут.

Остаток перегонки нефти – мазут, так же подвергают перегонке, только вакуумной (при пониженном давлении). Из него получают: солярные (дизельное топливо) и смазочные масла, парафин, вазелин. Твердый остаток перегонки мазута – гудрон (продукты его переработки: битум, асфальт).

Недостаток прямой перегонки нефти, это не большой выход бензина (15%-20%)

Выход бензина, получаемого из нефти можно увеличить до 70% с помощью химического способа переработки нефти, который называется - крекинг (в переводе с англ. означает «расщеплять»).

Запишите в тетрадь: Крекинг – это процесс термического расщепления углеводородов.

Различают два вида крекинга:

Термический (разработал русский инженер В.Г. Шухов)

Каталитический (разработал русский химик – органик Н.Д. Зелинский)

Химизм крекинга заключается в разрыве молекулы алкана примерно пополам, в результате чего образуется два углеводорода более простого строения: алкан и алкен.

С₁₆Н₃₄ → С₈H₁₈+C₈H₁₆

октан октен

.

3 группа (сообщение - сопровождается показом слайдов №)

Качество бензина определяется его детонационной устойчивость, т.е. способностью выдерживать при высоких температурах сильное сжатие в цилиндре двигателя без самопроизвольного возгорания. Чтобы понять явление детонации, нужно вспомнить, как работает двигатель внутреннего сгорания. В цилиндр двигателя засасывается смесь паров бензина с воздухом, смесь сжимается поршнем и поджигается с помощью электрической искры. Образующиеся при сгорании углеводородов газы расширяются и совершают работу. Оказалось, что не все сорта бензинов выдерживают сильное сжатие. Некоторые углеводороды при сжатии воспламеняются преждевременно и сгорают с очень большой скоростью, со взрывом. От удара взрывной волны происходит сильный износ деталей двигателя. Взрывное сгорание бензина носит название детонации. Наименьшей стойкость к детонации обладают алканы нормального строения.Углеводороды разветвленные, а также непредельные и ароматические более устойчивы к детонации; они допускают более сильное сжатие горючей смеси.

Для количественной характеристики детонационной стойкости бензинов выработана октановая шкала. Каждый сорт бензина характеризуется определенным октановым числом. За начало отсчета в октановой шкале принята детонационная устойчивость гептана нормального строения (октановое число 0), а за 100 – октановое число изооктана. Если говорят, что бензин имеет октановое число 76, то это значит, что он допускает такое же сжатие в цилиндре без детонации, как смесь из 76% изооктана и 24 % гептана.

Для повышения октанового числа бензина используют процесс риформинга. Для этого низкосортные сорта бензина подвергают нагреванию в присутствии катализаторов (Н: платины или молибдена). В результате чего углеводороды линейного строения изомеризуются, а также превращаются в циклические и ароматические, за счет этого и повышается октановое число бензина.

4 группа (сообщение- сопровождается показом слайдов №)

Выражение «Нефтяная чума» появилось уже давно. Заключались разные международные соглашения, проводились совещания, создавались комитеты по борьбе с нефтяным загрязнением морей. Но благополучного решения проблемы пока невидно.

Ежегодно в мировой океан сбрасывается от 2 до 10 млн. тонн нефти. Обратите внимание на карту, вы видите, что почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега. Нефть попадает в моря и океаны различными путями:

Большая часть нефти, добываемой в море, доставляется к местам потребления морским транспортом. Почти каждый год случаются крупные катастрофы. Первая авария, которая всколыхнула мир, произошла в 1967 году у берегов Западной Европы. Супертанкер потерпел крушение. Нефтяное пятно обезобразило прибрежные воды и берега Франции и Англии. В море попало 120 000 тонн нефти. Погибло 50 000 птиц (90% птиц этого региона). Больше всего нефти попадает в море в результате разгрузки танкеров. Их промывают морской водой, которую затем сливают в море.

Известно, что 1 тонна нефти загрязняет 12км.² поверхности океана. В море нефтяное загрязнение имеет различные формы:тонкая пленка или комочки.

Пленка не пропускает кислород, и живые организмы гибнут от удушья. Комочки мазута прилипают к мелким животным, которыми питаются рыбы и усатые киты. От такого “обеда” одни рыбы гибнут от отравления, другие насквозь пропитываются нефтью и становятся непригодными в пищу человека.

Многие компоненты нефти токсичны, циркулируя по пищевым цепям и попадая в организм человека, вызывают различные заболевания.

Весной этого года у нас в области – в районе Мишкино, нефтепродукты попали в речку Юргамыш. Но загрязнение удалось ликвидировать и предотвратить его попадание в р. Тобол.

Используют разные способы устранения нефтяных загрязнений, это

Сжигание нефти (не самый лучший способ)

Использование ПАВ (поверхностно-активных веществ)

Бактерий, которые используют компоненты нефти в качестве пищи (наиболее перспективный)

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/185920-urok-neftsostav-i-pererabotka-nefteprodukty-b