Урок-конференция "Природные источники углеводородов"

Разделы: Химия, География


Тип урока: интегрированный.

Форма урока: конференция (ролевая игра)

Цель: формировать у учащихся осознанность единства и взаимозависимость человека и природы, чувство сопереживания, бережливости.

Задачи:

  • развивать логику, мышление, навыки наблюдательности, умения сравнивать и делать выводы; умения решать задачи на вывод формул, совершенствовать практические навыки.
  • способствовать развитию экологического сознания;
  • показать интеграцию предметов в процессе проведения конференции.

Оборудование: презентация, план конференции, географическая карта(экономическая), нефть, фильтровальная бумага, вода, выставка газет и книг по охране природы, коллекции каменного угля и нефти, штативы для пробирок, склянки с раствором перманганата калия, бензином( на каждый стол участника конференции)

ХОД УРОКА

(Приложение 1. Слайд 1)

(Слайд 2)

Учитель: Ребята, сегодня мне хотелось бы начать наш урок «Природные источники углеводородов» четверостишьем М.В.Ломоносова.

(Слайд 3)

В земное недро ты, Химия,
Проникни взора остротой,
И, что содержит в нем Россия,
Драги сокровища открой.

Много богатств находиться в недрах России. Трем из них посвящен наш урок-конференция. Предоставляю слово председателю конференции ________________________

Председатель. Уважаемые участники конференции! Мы собрались здесь для того, чтобы обсудить ряд вопросов о природных источниках углеводородов и путях их переработки. Мои коллеги:

  • Историк – …
  • Географ – …
  • Химик-технолог (1-5) …
  • Эколог – …
  • Биолог – …

Представляют различные научные учреждения, общественные организации. На конференции будут рассмотрены вопросы о каменном угле, природном и попутном газах, ресурсах России, об истории происхождения, применения, мировых запасах нефти и охране окружающей среды от загрязнения. Мне предоставлено право открыть нашу конференцию. Слово для выступления предоставляется члену географического общества ________________________

Географ. В геологической истории Земли были периоды интенсивного образования и накопления полезных ископаемых. Одним из них является газ. Россия занимает первое место в мире по добыче газа: 600 млрд. м3/год.

(Слайд. «Первая буровая газа в Уренгое»)

Химик-технолог. Говоря о природных горючих газах, хочется отметить, что это смесь углеводородов различного строения, заполняющая поры и пустоты горных пород, рассеяные в почвах, растворенные в нефти и пластовых водах.

Историк. Человечеству этот газ известен с древних времен. Выходы горючего газа на поверхность через трещины в породах – «вечные огни» обожествлялись, часто использовались для сооружения храмов.

Химик-технолог 2. Нефтяные попутные газы – смеси углеводородов, сопутствующие нефти и выделяющиеся при ее добычи на газонефтяных месторождениях. Эти газы находятся в нефти в растворенном виде и выделяются из нее вследствие снижения давления при подъеме нефти на поверхность Земли. Состав природных и попутных газов различных месторождений различен.

(Слайд «Природные горючие и нефтяные попутные газы»)

На основе материала слайда прошу вас сделать вывод о большом разнообразии и выгодном использовании перечисленных газов.
Вывод.Представленный материал демонстрирует выгодность использования в качестве химического сырья попутные газы, так как они более разнообразны по углеводородным компонентам.

Географ: Обратите внимание, что основные месторождения природных горючих газов расположены в Северной и Западной Сибири, Волго – Уральском бассейне, на северном Кавказе (Ставропольский край), в Республике Коми, Татарстане.

(Слайд «Применение природного газа»)

Химик-технолог. 90% природного газа используют в качестве топлива, 10% используют в качестве химического сырья: а) из метана получают водород, сажу, ацетилен; б) если в газе не менее 3% этана, то его используют для получения этилена.

Председатель. Уважаемые участники, в своих анкетах укажите какие вещества можно получить из углеводородов, содержащихся в природных и попутных газах. Используя свои знания, и полученную информацию закончите уравнения соответствующих реакций.

(Слайд «Уравнения реакций»)

(Ответ: алкены, ацетилены, бутадиен, бензол)

А мы продолжим работу. Речь пойдет об ископаемых углях – твердых продуктах изменения древних растительных остатков, в виде энергетического топлива, а так же технологического и химического сырья. Слово научному руководителю географической экспедиции ___________________.

(Слайд « Каменный уголь»)

Географ. В природе каменный уголь находиться в следующих регионах: Московский бассейн, Кузбасс, Сибирь, Канско – Ачинский бассейн. Каменный уголь сложная смесь высокомолекулярных соединений, в состав которых входят углерод (60-98%), водород (1-12%), азот (1-3%), кислород (2-20%) , сера.

Химик-технолог 1. Добыча угля осуществляется двумя способами:

1. Открытый – наиболее прогрессивный и экономичный

(Слайд «Добыча угля открытым способом»)

2. Подземный способ – менее экономичный, сложный и дорогостоящий, но более перспективный, поскольку высококачественные угли находятся на большой глубине, и добыть их можно только шахтным способом.

(Слайд « Добыча угля»)

Процесс переработки заключается в нагревании угля (без доступа воздуха) т. е – коксования

(Слайд «Продукты коксования и их применения»)

В результате образуются летучие вещества, каменноугольная смола и твердый остаток – кокс.

Слайд («Использование каменного угля»)

Из каменноугольной смолы получают краски, лекарства, духи, и многие другие ценные продукты. Кокс используется при выплавке чугуна в доменных печах. Светильный газ используется как топливо.

Председатель. Каковы же перспективы развития углехимии?

Химик-технолог 1. Первое это получение жидкого топлива из угля. Жидкое синтетическое топливо – это высокооктановый бензин, дизельное и котельное топливо. Второе – газификация угля, что позволит использовать низкокачественные бурый и каменный угли на электростанциях, не загрязняя окружающую среду соединениями серы.

Председатель. Говоря о полезных ископаемых невозможно не упомянуть о нефти. Именно ей мы и посвятим следующую часть нашей конференции.

Историк. Нефть начали использовать около 5 тыс. лет назад на ближнем востоке, где она в горных породах просачивалась на поверхность. Название нефти происходит от слова «напатум», которое на одном из древних языков Междуречья означало « вспыхивать, воспламеняться».

(Слайд «Местонахождение нефти в природе»)

Географ. В настоящее время в мире добывается около 3 млрд. т нефти. Россия по добыче занимает 3 место в мире. Залежи нефти в недрах Земли на разной глубине.

(Слайд «Месторождения нефти»)

Основные месторождения нефти – это Западная Сибирь, где добывается 50% всей нефти, Печерский бассейн, Республика Коми, Татарстан, на Кавказе – в Баку и Грозном.

Председатель. А сейчас мы поговорим о теориях возникновения нефти.

Химик-технолог 3. На данный момент существуют две теории. Первая – биологическая теория (происхождение нефти из растительных остатков). Процесс их превращения в нефть протекает на глубине 2,5-6 км при температуре 160 градусов Цельсия без доступа воздуха под высоким давлением.
Вторая гипотеза – неорганическая. В недрах земли под действием температуры из углерода и водорода образуются нефтяные углеводороды, которые накапливаются в подземных ловушках. Нефть – это один из самых главных природных источников углеводородов..

(Слайд «Состав нефти»)

Биолог. Хочу дополнить предыдущего оратора, что с нефтью человек познакомился давно. Археологические раскопки свидетельствуют о том, что в долине реки Евфрат нефть добывали и перерабатывали восемь тысячелетий назад. Битумом покрывали дно бассейнов, применяли его для предохранения от гниения деревянных балок. Асфальтом бальзамировали мумии. Нефть применялась в медицине для заживления ран, язв и лечения глазных болезней.

Химик-технолог 4. В России нефть стали добывать в 17 веке. Первый завод по ее переработке был поставлен в 1745г. На реке Ухте. Первая нефтяная скважина в мире была пробурена в 1848г. В Баку, с нее началась эпоха промышленной добычи нефти

(Слайд «Добыча нефти»)

Нефть меряют баррелями. Один баррель составляет около 136 кг.

(Слайд «Мировые запасы нефти»)

Как видно по карте «Мировые запасы нефти») большая часть месторождений нефти располагается на ближнем Востоке (67%), Латинская Америка имеет 9% мировых запасов, Западная Африка – 7%, Россия, Каспий, Средняя Азия – 6%, Северная Америка – 5 % , Западная Европа, Китай и Юго-Восточная Азия – по 3%.

Председатель. Переходим к практической части нашей конференции, которая посвящена свойствам, составу нефти. Слово для выступления предоставляется ________________________

Химик-технолог 5. Уважаемые участники конференции, предлагаю вам самим ознакомиться с физическими свойствами нефти. На ваших столах находится соответствующее оборудование. Рассмотрите нефть налитую в пробирку. Выясните, к каким телам она относится? Какого она цвета? Капните каплю нефти на лист бумаги. Что остается на ней? Понюхайте нефть. Есть ли у нее запах?
Налейте половину пробирки воды и прилейте в нее немного нефти. Где будет находиться нефть? Какой вывод можно сделать из этого опыта?
А теперь сопоставим полученные данные. И так, нефть – это масляная, горючая жидкость обычно темного цвета со своеобразным запахом. Она немного легче воды (плотность 0,73-0,97г/см3) по составу нефть – это сложная смесь углеводородов различной молекулярной массы, всего нефть содержит около 100 различных соединений, среди них имеются органические соединения, содержащие кислород, серу, азот, и другие элементы, а также смолы.

(Слайд «Использование нефти»)

Химик-технолог 1. Нефть ценное полезное ископаемое. Ее называют «черным золотом». На нефтеперегонных заводах из нее получают различные продукты.

(Слайд «В мировой нефти химии ...»)

В мировой нефти химии около 90% идет на производства различных видов топлива и смазочных материалов.
В процессе переработки, нефть подвергается ректификации (первичной переработке), крекингу или расщеплению (вторичной обработке) риформенгу или ароматизации. В результате ректификации образуются следующие продукты светлые и темные:

(Слайд «продукты первичной переработки нефти»)

При вторичной обработке – термическом крекинге

(Слайд «Крекинг»)

можно получить более летучие молекулы, отвечающие составу бензина, в котором много непредельных углеводородов.
Нефть и продукты ее переработки необходимы не только сегодня, но и в будущем. Потому что жидкое топливо наиболее удобно: высококалорийно, легко транспортируется, содержит мало примесей.
Уважаемые участники конференции! А теперь мы поговорим об ароматизации нефти, т. е. риформинге и его значении.

Химик -технолог 2. Риформинг – это переработка бензиновых и лигроиновых фракций нефти для получения автомобильных бензинов, процесс превращения парафинов и циклопарафинов в ароматические углеводороды, вследствие чего существенно повышается октановое число бензинов. Октановое число характеризует количественно детонационную стойкость бензина, т.е. устойчивости к взрыву. Чем больше октановое число, тем выше стойкость бензина к взрыву (детонации). Предлагаю вам на практике исследовать содержание непредельных углеводородов в бензине. Для этого к 2 мл бензина прилейте 2мл раствора перманганата калия. Сделайте вывод о содержании непредельных углеводородов и постарайтесь рассчитать формулу углеводорода на основании данных количественного анализа о содержании химических элементов.

(Слайд)

Председатель. Продолжая разговор о природных источниках углеводородов нельзя не упомянуть об экологических проблемах, связанных с нефтеперерабатывающим и коксохимическим производством. Например, аварии нефтяных судов стали настоящим бичом Мирового океана,

(Слайд «Ежедневно в мире...»)

нефтеперерабатывающие заводы являются источником выбросов многочисленных вредных веществ. При сжигании нефтепродуктов

(Слайд «Сжигается до ...»)

и каменного угля большая часть токсичных выбросов уходит в атмосферу.

(Слайд «56 млн. т углекислого газа...»)

Что же человечество должно предпринять, чтобы не было экологического нездоровья на нашей планете? На этот вопрос по возможности даст исчерпывающий ответ присутствующий здесь эколог …

Эколог. Думаю, со мной согласятся все, что природные источники углеводородов необходимы человеку. Что же делать? Как быть? Думаю, что, прежде всего при добыче и транспортировке необходимо помнить слова пророка Иеремии: « Я ввел вас в Землю плодоносную, чтобы вы питались плодами и добром ее, а не вошли и оскверняли Землю мою и достояние мое сделали мерзостью» и как эколог я считаю:
1) Необходимо удалять серу и азот из нефтепродуктов, чтобы при сжигании топлива атмосфера не отравлялась вредными оксидами.
2) Не допускать аварий при добыче, производстве и транспортировке. Если же такое же случилось, то применить следующие способы борьбы с загрязнением: а) самоликвидацию, б) химическое рассеивание, в) метод осаждения, г) поглощение, д) ограждение.
3) Коксохимические производства по переработке продуктов коксования обязательно должны быть оборудованы пылеулавливателями, предотвращающими попадание в окружающую среду вредных веществ.

Председатель. Важность решения проблемы связанных с добычей и переработкой природных источников углеводородов велика, поэтому я предлагаю создать единый фронт защиты природы, прежде всего от самого человека и от гибельного для всего живого загрязнения среды. Предлагаю обратиться с посланием к президенту РФ и в ООН. Разрешите поблагодарить всех участников конференции за активное участие в ее проведении и объявить нашу конференцию закрытой.

(Подводим итоги ролевой игры, оцениваем выступления и лучшие из них оцениваем отметкой)

Литература:

  1. Природные источники углеводородов. Ф. И. Голованова, Н.И. Васильева. Химия, 2003 /№39.
  2. Природные источники углеводородов и их переработка. Е.П. Пак. ХВШ, 2008/№6 .
  3. Как мы изучаем нефть и нефтепродукты. О.М.О. Соседова и др. ХВШ, 2008/№6.
  4. Природные источники углеводородов. В. Д. Зеленкова. Из-во « Первое сентября», 2002
  5. Энциклопедический словарь юного химика. Крицман В.А.. и др. 1982.
  6. Поурочные планы. Химия10 кл. Брейгер Л.М. Из-во «Учитель».
  7. Экологический кризис и социальный прогресс. Федоров Е.К., Л., 1977.
  8. Общество и окружающая среда. Варвянский, Алма-Ата «Казахстан»,1981.
  9. business.rin.ru
  10. httpHYPERLINK "http://www.energyland.info/news-show-tek-neftegaz-36259"://HYPERLINK
  11. http://tandem.ucoz.ru/blog/

Приложение 2

Приложение 3

Вопросы Ответы
1. О каких основных природных источниках углеводородов вы узнали?  
2. Чем отличается попутный нефтяной газ от природного газа?  
3. Какие основные продукты получают при коксовании каменного угля и где их используют?  
4. На практике исследуйте содержание непредельных углеводородов в бензине. Для этого к 2 мл бензина прилейте 2 мл раствора перманганата калия. Сделайте вывод о содержании непредельных углеводородов.  
5. Ваши предложения по охране природы для послания президенту.  
6. Ваши рекомендации для нефтяного бизнеса.  

30.01.2014