Мета уроку. дати поняття про склад, властивості, способи переробки нафти; поглибити і розширити уявлення учнів про природні джерела нафтохімічної сировини; підкреслити роль хімії у вирішенні народногосподарських проблем (сировина, енергетика); обговорити екологічні наслідки нафтового забруднення; дати можливість учням підвищити свій загальнокультурний рівень.
Методи і прийоми: бесіда, розповідь з елементами демонстрації, складання схеми-конспекту, лабораторна робота,
- Карта родовищ і нафтових забруднень.
- Фізичні властивості нафти.
- Фотографії та ілюстрації, що характеризують екологічні наслідки нафтового забруднення.
Лабораторний досвід: Фізичні властивості нафти.
Устаткування: На столах учнів: флакон з нафтою, р-р KMnO4. листок паперу, чашка Петрі з водою, скляна паличка.
Девіз уроку: "У хімії все можливо". Шарль Вюрц (1817-1884)
I. Актуалізація опорних знань. Введення в тему уроку
1. Вступне слово вчителя про нафту
Учні знайомляться з колекцією «Нафта і нафтопродукти» в лабораторному режимі, а вчитель в цей час вимовляє вступне слово про нафту.
Сьогодні ми познайомимося з цінних мінеральною сировиною - нафтою. XX століття насичений багатьма подіями, які розбурхували і потрясали земну цивілізацію. Яблуком розбрату XX століття стала нафту. Нею хотіли володіти всі держави світу, з-за неї розв'язувалися війни, від її наявності залежала економічна і політична життя.
З чим це пов'язано? Що являє собою нафту? Як вона утворюється і де використовується?
На ці та інші питання ми спробуємо сьогодні відповісти на нашому уроці.
2. Фронтальна бесіда
Нафта - це суміш вуглеводнів. Давайте згадаємо, які класи вуглеводнів зустрічаються в природі, а які - ні і дамо коротку характеристику основним класам вуглеводнів: алканів, алкенів, аренів.
3. Складання плану роботи
Тепер давайте визначимо план роботи, який допоможе нам відповісти на поставлені перед нами питання.
- Нафта в давнину.
- Знаходження нафти в природі.
- Фізичні властивості нафти (лабораторний досвід).
- Склад нафти.
- Походження нафти.
- Перегонка нафти. нафтопродукти
- Вторинна переробка нафти.
- Екологічні наслідки нафтового забруднення. Шляхи очищення моря.
II. Вивчення нового матеріалу. фронтальна бесіда
Демонстрація презентації про нафту
Проведення індивідуального дослідження в групах.
На столах у вас перелік завдань-Мікродослідження для груп. Зустрітися з ними і виберіть собі тему мікродослідження.
Група № 1. Досліджує родовища нафти по географічній карті (ксерокопії карт можна роздати заздалегідь).
Група № 2. Проводить дослідження з вивчення фізичних властивостей нафти (на столах зразки нафти для вивчення запаху, кольору, розчинності у воді)
Група № 3. Проводить дослідження з вивчення складу нафти (проводить якісну реакцію на визначення ненасичених складових в нафти по знебарвлення р - ра KMnO4).
1. Нафта в давнину
Нафта відома давно. (Слайд 3.) Грецькі історики Геродот і Пліній згадували це горюча речовина, називаючи його «нафта». Встановлено, що її добували і використовували вже за 5-6 тисяч років до нашої ери. Найбільш древні промисли відомі на берегах Євфрату, в Керчі, в Китаї. Про видобуток «чорного масла» в Ферганській западині було відомо ще під час походу Олександра Великого через Середню Азію до Індії.
У Біблії говориться про смоляних ключах в околицях Мертвого моря.
Використовували нафту в самих різних цілях.
По-перше, її використовували як ліки. Гіппократ (IV-V століття до н.е.) рекомендував застосовувати нафту при хворобах очей, суглобів, а також від кашлю. В Єгипті нафту використовували при бальзамуванні.
По-друге, нафта застосовували в будівництві, наприклад, при спорудженні Вавилонської вежі, Великої Китайської стіни, висячих садів Семіраміди.
Справжнім відкриттям давнину був винахід грецького вогню. Це була суміш нафти з селітрою і сіркою. Трагічної поразки в 1184 році князя Ігоря в боротьбі з половцями пояснюють тим, що Кончак і його військо вже знали грецький вогонь. Половці добували нафту з родовищ Керчі і Тамані.
У XVI - XVII століттях в центральні райони Росії нафту привозили з Баку. Її застосовували в медицині, живопису, як розчинник для фарб, а також у військовій справі.
Майже до початку ХХ століття нафту вживалася переважно для освітлення приміщень, мастила коліс воза в нечисленних механізмах. Поступово посилювався її значення як палива. «Кров землі», «чорне золото» - так нині називають нафту. Нафта - найцінніше паливо в світі!
2. Знаходження нафти в природі (слайд 4)
Поклади нафти знаходяться в надрах землі на різній глибині (зазвичай близько 3 км), де вона заповнює простір між породами.
Якщо нафта знаходиться під тиском газів, то вона піднімається по свердловинах на поверхню Землі. (Учитель працює з хлопцями по карті)
Основні родовища нафти:
- (30 з 45 найбільших родовищ) знаходяться на території Азії: Близький і Середній Схід (зростання капіталу Кувейту в період нафтового буму становив 150 доларів цілодобово);
- 3 родовища-гіганта знаходяться в Латинській Америці;
- 6 родовищ розташовано в Африці;
- 4 - в Північній Америці;
- 1 - в Західному Сибіру;
- 1 - в Південно-Східній Азії.
Найбільші запаси нафти на території РФ:
- Волго-Уральський басейн;
- Західна сибірь;
- Північний Кавказ.
3. Фізичні властивості нафти
Лабораторний досвід 1. Фізичні властивості нафти
Робота в групі 2. На столах учнів знаходиться флакон з нафтою. Учитель пропонує струсити його, звернути увагу на запах, колір.
Учні виконують запис в зошитах: Нафта - масляниста рідина. Колір - темно-коричневий з червонуватим відтінком. (Учитель звертає увагу дітей на те, що нафта може бути чорною з зеленим відтінком, червоною, синьою, світлої, навіть білої, або безбарвною як вода (в Баку). Специфічний запах.
Якщо скляною паличкою краплю нафти помістити на воду, то вона розпливається, утворюючи на поверхні найтоншу плівку (10 л нафти можуть покрити 1 км 2). Щільність зазвичай менше 0,9 г / мл, дуже рідко щільність 1,04 г / мл.
4. Склад нафти (слайд 5)
Лабораторний досвід 2. Склад нафти
Група 3. Проводить дослідження з вивчення складу нафти (проводить якісну реакцію на визначення ненасичених складових в нафти по знебарвлення р - ра KMnO4).
(Робота по опорному конспекту)
Який хімічний склад нафти? (Учні характеризують кожен клас вуглеводнів.)
У різних родовищах нафту має різний склад. Наприклад, Бакинська нафта багата нафтенами, Пермська - аренами, Грозненская - алканами.
Схема 1. Склад нафти
5. Походження нафти (Слайди 6, 7)
Історія науки знає багато випадків, коли навколо якоїсь проблеми розпалюються запеклі суперечки. Такі суперечки йдуть і про походження нафти. Вони почалися давно і не припинилися досі.
М.В. Ломоносов вважав, що нафта виникла з вугілля, а вугілля в свою чергу з органічних залишків. Органічну теорію походження нафти підтримують більшість вчених, наприклад Губкін Іван Михайлович.
"За" цю гіпотезу той факт, що порфірини - "осколки" молекул гемоглобіну і хлорофілу. Відомо також, що нафта має специфічні оптичні властивості, характерні тільки для органічних речовин.
Неорганічну гіпотезу походження нафти сформулював Д.І. Менделєєв. Він вважав, що в глибині Землі карбіди металів взаємодіють з водою і утворюються вуглеводні:
Теорія не витримує жорсткої критики, проте у неї є багато прихильників.
6. Нафта і її переробка (слайди 10-16)
Учитель підводить учнів до висновку про те, що нафту можна розділити фракційної або дробової перегонкою, оскільки це складна суміш вуглеводнів.
За слайду 10 розповідь про ректифікації (перегонці) нафти: про роботу трубчастої печі, ректифікаційної колони, про будову тарілок, про фракції нафти і їх складі.
- Чому апарат для прямої (фракційної) перегонки нафти має форму колони?
- Яка функція тарілок в ректифікаційної колоні?
Розповідь вчителя про октанове число і про марках бензину (слайд 11).
Учитель повідомляє наступний факт: Вихід бензину з нафти методом перегонки становить всього 20%!
Протиріччя: між потребами в такому вигляді палива як бензин і невеликим його виробництвом методом перегонки.
Гіпотеза. розщеплення нафтопродуктів з великою масою на більш дрібні дозволить збільшити вихід бензинової фракції.
Проблема: Як збільшити вихід бензинової фракції?
Рішення проблеми запропонував інженер В.Г.Шухов (слайд 12).
Порівняння термічного і каталітичного крекінгу (слайди 13-14).
Обговорення процесів піролізу і риформінгу (слайди 15-16).
Обговорення результатів. Формулювання загального висновку. Складання опорного конспекту по ходу обговорення питань за планом уроку.
7. Екологічні наслідки нафтового забруднення (слайди 17-19)
Видобувати нафту в великих кількостях почали в 1745 році на Півночі Росії. Спочатку здавалося, що нафта приносить людям тільки вигоду, але виявилося, що її використання має і зворотну сторону.
Більше 1,5 млрд. Т нафти перевозиться нині морським шляхом - океан пов'язує воєдино нафтові родовища з основними споживачами.
Щорічно в Світовий океан скидається від 2 до 20 млн т. Зверніть увагу на карту - більше 30% поверхні океану покрито нафтовою плівкою. Особливо забруднені води Середземного моря, Атлантичного океану і їх берега.
Морське середовище все більш і більш забруднюється. Це явище вже набуло великомасштабний характер. Ось що розповів Тур Хейєрдал, відомий норвезький учений і мандрівник, після рейсу на папірусному човні "Ра": "У 1947 році, коли бальсовий пліт" Кон-Тікі "за 101 добу пройшов близько 8 тисяч км в Тихому океані, екіпаж на своєму шляху не бачив ніяких слідів людської діяльності, якщо не брати до уваги розбитого вітрильника на рифі, до якого прибило пліт. Океан був чистий і прозорий. І для нас було справжнім ударом. Коли ми в 1969 році, дрейфуючи на папірусному човні "Ра", побачили, до якої міри забруднений Атлантичний океан. Ми обганяли пластикові посудини. Вироби з нейлону, порожні пляшки, консервні банки. Але особливо кидався в очі мазут ".
У морі нафтове забруднення має різні форми: тонка плівка або грудочки.
Плівка не пропускає кисень, і живі організми гинуть від задухи. Грудочки мазуту прилипають до дрібних тварин, якими харчуються риби і вусаті кити. Від такого "обіду" одні риби гинуть від отруєння, інші наскрізь просочуються нафтою і стають непридатними в їжу людини через неприємний запах і смак.
Всі компоненти нафти токсичні, арени - канцерогенні і мутагенні. Вони можуть циркулювати по харчових ланцюгах і потрапляти в організм людини. В результаті порушується хімічний склад клітин, порушуються процеси дихання, росту, можливі мутації, виникнення ракових захворювань.
Нафта потрапляє в море різними шляхами.
Аварії танкерів, що перевозять нафту. Перша аварія, яка сколихнула світ, сталася в 1967 році біля берегів Західної Європи. Супертанкер "Торрі Каньйон" зазнав аварії біля Англії. У море потрапило 120 000 тон нафти. Загинуло 50 000 птахів (90% птахів цього регіону). Нафта намагалися знищити. Для цього її підпалювали, з цією метою було скинуто 98 бомб, 45 тонн напалму, вилито 90 тонн гасу.
Хоча таких аварій дуже багато, вони складають всього 12% від всіх джерел забруднення. Найбільше нафти (27 і 30%) потрапляє в море в результаті розвантаження танкерів. Їх промивають морською водою, яку потім зливають в море.
Схема 2. Джерела нафтового забруднення морів і океанів
8. Способи очищення моря від нафтового забруднення
Спалювання нафти на поверхні океану - не найкращий спосіб. Під час цього процесу в повітря викидається багато чадного газу, вуглекислого газу, сірчистого ангідриду, які є причиною "парникового ефекту", освіти смогу і т.д.
Шведські і англійські фахівці пропонують використовувати старі газети, папір. Дрібно порізана папір вбирає в себе нафту в 28 разів більше своєї маси.
Великі надії покладаються на мікроорганізми, яких створили в лабораторіях фірми "Дженерал електрик" (США). Ці мікроби здатні розщеплювати молекули вуглеводнів (УВ).
В останні роки вчені намагаються залучити таких тварин як молюск - кардиум, який завжди жив в Каспії. Він також вміє розщеплювати УВ.
9. Застосування нафти людиною
В першу чергу слід сказати, що нафта - джерело енергії. Нафта і нафтопродукти використовують в якості палива.
Стало крилатим вираз, що "спалювати нафту і газ - це все одно, що розтоплювати піч асигнаціями" (Д. І. Менделєєв). Доречно навести висловлювання колишнього президента італійської нафтової компанії ЕНІ Енріко Маттеї: "Компанія купила на узбережжі Адріатики ділянку, щоб побудувати центр відпочинку. З нафти, газу і води були створені будівельні матеріали і побудовані будинки. Далі трохи газу, нафти і води - і проведена меблі, різне господарське обладнання, одяг і багато іншого ".
Можна додати, що з нафти отримують отрутохімікати, добрива, синтетичні продукти і т.д.
III. Закріплення у вигляді гри
«Тонкі» і «товсті» питання
Приклади «тонких» питань за текстом: за яких умов здійснюється каталітичний крекінг? При якій температурі можна проводити термічний крекінг?
«Товсті» запитання: чому бензин каталітичного крекінгу має більшу детонаційної стійкістю, ніж бензин термічного крекінгу? (Відповідь: тому що містить вуглеводні з розгалуженою ланцюгом.)
Питання вчителю: що таке детонаційна стійкість?
Гра «Лови помилку»
Нафта - найважливіше джерело вуглеводнів. (Та) Вона складається з бензину і гасу. (Немає) Нафта кипить при температурі 120º С. (немає) Для отримання бензину її піддають крекінгу. (Та) Нафта переганяють в ректифікаційної колоні. (Та) Піроліз - це процес ароматизації нафти. (Та) Бензин термічного крекінгу більш якісний (немає).
IV. рефлексія
Закінчите пропозиції: «Нафта - суміш вуглеводнів ...» .Далі учень повторює його і становить пропозиції, що характеризують нафту зі словами