Цели урока: обобщить и систематизировать знания учащихся; углубить и расширить их представления о природных источниках нефтехимического сырья; подчеркнуть роль химии в решении народнохозяйственных проблем (сырьё, энергетика); обсудить экологические последствия нефтяного загрязнения; дать возможность учащимся повысить свой общекультурный уровень.
Методы и приёмы: беседа, рассказ с элементами демонстрации; лабораторная работа.
Демонстрационные опыты:
- Карта месторождений и нефтяных загрязнений.
- Физические свойства нефти.
- Фотографии и иллюстрации, характеризующие экологические последствия нефтяного загрязнения.
Лабораторный опыт: Физические свойства нефти.
Оборудование: На столах учащихся: флакон с нефтью, листок бумаги, чашка Петри с водой, стеклянная палочка.
На столе учителя: бутыль с нефтью, схема “Состав нефти” (Приложение 2), таблица “Углеводороды”, Презентация к уроку (Приложение 1), карта “Распределение нефтяных пленок на поверхности Мирового океана” (Приложение 3).
Девиз урока: “В химии все возможно”. Шарль Вюрц (1817–1884)
ХОД УРОКА
Сегодня мы познакомимся с ценным минеральным сырьём – нефтью.
XX век насыщен многими событиями, которые будоражили и потрясали земную цивилизацию. Яблоком раздора XX века стала нефть. Ею хотели обладать все державы мира, из-за неё развязывались войны, от её наличия зависела экономическая и политическая жизнь.
С чем это связано? Что представляет собой нефть? Как она образуется и где используется?
На эти и другие вопросы мы попытаемся сегодня ответить.
1 этап. Ориентировочно-мотивационный
Нефть – это смесь углеводородов. Давайте повторим характеристику основных классов углеводородов: алканов, алкенов, аренов.
План:
- Нефть в древности.
- Нахождение нефти в природе.
- Физические свойства нефти (лабораторный опыт).
- Состав нефти.
- Происхождение нефти.
- Экологические последствия нефтяного загрязнения. Пути очистки моря.
- Применение нефти.
1. Нефть в древности.
Нефть известна давно. Установлено, что её добывали и использовали уже за 5–6 тысяч лет до нашей эры. Наиболее древние промыслы известны на берегах Евфрата, в Керчи, в Китае.
В Библии говорится о смоляных ключах в окрестностях Мёртвого моря.
Использовали нефть в самых разных целях.
Во-первых, её использовали в качестве лекарства. Гиппократ (IV–V века до н.э.) рекомендовал применять нефть при болезнях глаз, суставов, а также от кашля. В Египте нефть использовали при бальзамировании.
Во-вторых, нефть применяли в строительстве, например, при сооружении Вавилонской башни, Великой Китайской стены, висячих садов Семирамиды.
Подлинным открытием древности было изобретение греческого огня. Это была смесь нефти с селитрой и серой. Трагическое поражение в 1184 году князя Игоря в борьбе с половцами объясняют тем, что Кончак и его войско уже знали греческий огонь. Половцы добывали нефть из месторождений Керчи и Тамани.
2. Нахождение нефти в природе.
Залежи нефти находятся в недрах земли на разной глубине (обычно около 3 км), где она заполняет пространство между породами.
Если нефть находится под давлением газов, то она поднимается по скважинам на поверхность Земли. (Учитель работает с ребятами по карте)
Основные месторождения нефти:
- (30 из 45 самых крупных месторождений) находятся на территории Азии: Ближний и Средний Восток (рост капитала Кувейта в период нефтяного бума составлял 150 долларов круглосуточно);
- 3 месторождения-гиганта находятся в Латинской Америке;
- 6 месторождений расположено в Африке;
- 4 – в Северной Америке;
- 1 – в Западной Сибири;
- 1 – в Юго-Восточной Азии.
Наиболее крупные запасы нефти на территории РФ:
- Волго-Уральский бассейн;
- Западная Сибирь;
- Северный Кавказ.
3. Физические свойства нефти.
Лабораторный опыт 1. Физические свойства нефти.
На столах учащихся находится флакон с нефтью. Учитель предлагает встряхнуть его, обратить внимание на запах, цвет.
Учащиеся выполняют запись в тетрадях:
Нефть – маслянистая жидкость.
Цвет – темно-коричневый с красноватым оттенком. (Учитель обращает внимание детей на то, что нефть может быть черной с зеленым оттенком, красной, синей, светлой, даже белой, или бесцветной как вода (в Баку))
Специфический запах.
Если стеклянной палочкой каплю нефти поместить на воду, то она расплывается, образуя на поверхности тончайшую пленку (10 л нефти могут покрыть 1 км2).
Плотность обычно менее 0,9 г/мл, очень редко плотность 1,04 г/мл.
4. Состав нефти.
(Работа по опорному конспекту)
Каков химический состав нефти? На таблице вы видите: нефть компонентами-ручьями “растекается” по классам углеводородов.
(Учащиеся характеризуют каждый класс углеводородов)
В разных месторождениях нефть имеет различный состав. Например, Бакинская нефть богата нафтенами, Пермская – аренами, Грозненская – алканами.
Схема 1. Состав нефти
5. Происхождение нефти.
История науки знает много случаев, когда вокруг какой-нибудь проблемы разгораются жаркие споры. Такие споры идут и о происхождении нефти. Они начались давно и не прекратились до сих пор.
М.В. Ломоносов считал, что нефть возникла из угля, а уголь в свою очередь из органических остатков. Органическую теорию происхождения нефти поддерживают большинство ученых, например Губкин Иван Михайлович.
“За” эту гипотезу тот факт, что порфирины – “осколки” молекул гемоглобина и хлорофилла. Известно также, что нефть имеет специфические оптические свойства, характерные только для органических веществ.
Неорганическую гипотезу происхождения нефти сформулировал Д.И. Менделеев. Он считал, что в глубине Земли карбиды металлов взаимодействуют с водой и образуются углеводороды:
2 FeC + 3 H2O = Fe2O3 + H3C-CH3
этан
Теория не выдерживает жесткой критики, однако у неё есть много сторонников.
6. Экологические последствия нефтяного загрязнения.
Добывать нефть в больших количествах начали в 1745 году на Севере России. Поначалу казалось, что нефть приносит людям только выгоду, но оказалось, что её использование имеет и обратную сторону.
Более 1,5 млрд. т нефти перевозится ныне морским путём – океан связывает воедино нефтяные месторождения с основными потребителями.
Ежегодно в Мировой океан сбрасывается от 2 до 20 млн. т. Обратите внимание на карту – более 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега (Приложение 3).
Морская среда все более и более загрязняется. Это явление уже приобрело крупномасштабный характер. Вот что поведал Тур Хейердал, известный норвежский ученый и путешественник, после рейса на папирусной лодке “Ра”: “В 1947 году, когда бальсовый плот “Кон-Тики” за 101 сутки прошел около 8 тысяч км в Тихом океане, экипаж на своем пути не видел никаких следов человеческой деятельности, если не считать разбитого парусника на рифе, к которому прибило плот. Океан был чист и прозрачен. И для нас было настоящим ударом. Когда мы в 1969 году, дрейфуя на папирусной лодке “Ра”, увидели, до какой степени загрязнен Атлантический океан. Мы обгоняли пластиковые сосуды. Изделия из нейлона, пустые бутылки, консервные банки. Но особенно бросался в глаза мазут”.
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 из-за неприятного запаха и вкуса.
Все компоненты нефти токсичны, арены – канцерогенны и мутагенные. Они могут циркулировать по пищевым цепям и попадать в организм человека. В результате нарушается химический состав клеток, нарушаются процессы дыхания, роста, возможны мутации, возникновение раковых заболеваний.
Нефть попадает в море различными путями.
Аварии танкеров, перевозящих нефть. Первая авария, которая всколыхнула мир, произошла в 1967 году у берегов Западной Европы. Супертанкер “Торри Каньон” потерпел крушение около Англии. В море попало 120 000 тонн нефти. Погибло 50 000 птиц (90% птиц этого региона). Нефть пытались уничтожить. Для этого её поджигали, с этой целью было сброшено 98 бомб, 45 тонн напалма, вылито 90 тонн керосина.
Хотя таких аварий очень много, они составляют всего 12 % от всех источников загрязнения. Больше всего нефти (27 и 30 %) попадает в море в результате разгрузки танкеров. Их промывают морской водой, которую затем сливают в море.
Схема 2. Источники нефтяного загрязнения морей и океанов
Источники загрязнения |
Объем загрязнения |
Судоходство |
27 % |
Бытовые и промышленные воды |
30 % |
Аварии танкеров |
12 % |
Дно океана |
24 % |
Атмосферные источники |
7 % |
Способы очистки моря от нефтяного загрязнения
Сжигание нефти на поверхности океана – не самый лучший способ. Во время этого процесса в воздух выбрасывается много угарного газа, углекислого газа, сернистого ангидрида, которые являются причиной “парникового эффекта”, образования смога и т.д.
Шведские и английские специалисты предлагают использовать старые газеты, бумагу. Мелко порезанная бумага впитывает в себя нефть в 28 раз больше своей массы.
Большие надежды возлагаются на микроорганизмы, которых создали в лабораториях фирмы “Дженерал электрик” (США). Эти микробы способны расщеплять молекулы углеводородов (УВ).
В последние годы ученые пытаются привлечь таких животных как моллюск – кардиум, который всегда жил в Каспии. Он также умеет расщеплять УВ.
9. Применение нефти человеком.
В первую очередь следует сказать, что нефть – источник энергии. Нефть и нефтепродукты используют в качестве топлива.
Стало крылатым выражение, что “сжигать нефть и газ – это все равно, что растапливать печь ассигнациями” (Д.И. Менделеев). Уместно привести высказывание бывшего президента итальянской нефтяной компании ЭНИ Энрико Маттеи: “Компания купила на побережье Адриатики участок, чтобы построить центр отдыха. Из нефти, газа и воды были созданы строительные материалы и построены дома. Далее немного газа, нефти и воды – и произведена мебель, различное хозяйственное оборудование, одежда и многое другое”.
Можно добавить, что из нефти получают ядохимикаты, удобрения, синтетические продукты и т.д.
III этап. Рефлексивно-оценочный.
(Подведение итогов урока. Анализ работы на уроке. Домашнее задание)
Задание 1. Напишите уравнения химических реакций, с помощью которых можно получить из нефти полиэтилен.
Примерная цепочка превращений:
Метан —> ацетилен —> этилен —> полиэтилен.
Задание 2. Напишите уравнения химических реакций, с помощью которых можно получить из нефти нитробензол.
Задание 3. Напишите уравнения химических реакций, с помощью которых можно получить из нефти гексахлорциклогексан.
10. Домашнее задание: § 10.