Задачи:
Обучающие: дать обучающимся понятие о нефти как о важнейшем углеводородном сырье, изучить ее свойства, продукты переработки нефти.
Развивающие: совершенствовать умения работать с литературными источниками, продолжить развитие умений устанавливать причинно-следственные связи, наблюдать и объяснять результаты эксперимента; развивать интерес к предмету и процессу познания.
Воспитательные: приумножать знания о многообразии веществ в природе, их материальном единстве, иметь представление о социально-экономическом развитии родной республики, перспективных направлениях развития экономики, будущей профессии.
Оборудование и реактивы: коллекция “Нефть и продукты ее переработки”, нефть, вода дистиллированная, гексан, бензол, керосин, растительное масло, бромная вода, водный раствор перманганата калия, металлический натрий, пробирки, химические стаканы; полиэтиленовые крышки, пленки, пластмассы, каучук, парафиновая свеча.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент. Взаимное приветствие учителя и обучающихся; проверка готовности к уроку.
II. Ориентировочно-мотивационный этап. Подготовка к усвоению учебного материала. Актуализация опорных знаний.
Вы знаете, что органическая химия - это химия углеводородов и их производных. Изучение углеводородов приобретает особое значение, так как эти соединения являются структурной основой всех остальных классов органических соединений. Углеводороды являются важнейшим видом сырья для химической промышленности. Посмотрите на столах предметы, без которых невозможно представить жизнь современного человека. Например, каучук, пластиковые бутылки, полиэтиленовые пакеты, современные строительные материалы и.т.д. На каждом этапе развития человеческого общества осваивались все более эффективные виды топлива. Древесина была заменена углем, а с 60-х годов прошлого столетия пришли природные источники углеводородов: природный и попутный нефтяные газы, нефть, каменный уголь. Сегодня на уроке мы ознакомимся с нефтью как одним из важнейших источников углеводородов. Наша республика является регионом со значительными ресурсами нефти и газа. В связи с этим развитие нефтегазовой отрасли промышленности имеет большое значение для развития экономики нашей республики.
I. Операционно-исполнительский этап. Усвоение нового материала.
1. Выступления обучающихся с сообщениями:
1) Как образовалась нефть?
Слово “нефть” пришло из латинского языка и означает “каменное масло”.Нефть преимущественно состоит из жидких углеводородов и растворенных в них газообразных и твердых веществ. Имеется несколько версий происхождения нефти. Ученые считают, что она образовалась из растений и животных, живших много лет назад в теплых водах океанов, покрывавших земную поверхность. Отмирая, животные и растения скапливались на дне. Со временем их укрыли миллионы тонн песка и ила. Под давлением ил и песок превратились в твердые породы. Остатки растений и животных превратились в темную жидкость, собранную в порах породы. Перемещение земной коры превратило часть морского дна в сушу. Некоторое количество этой жидкости появилось на земной поверхности, где ее обнаружил человек. Нефть используется человеком многие тысячи лет. В древности китайцы и египтяне использовали ее в качестве лекарства. В древней Индии нефть использовали для освещения и в качестве топлива.
2) Нефть: состав, добыча, физические свойства. (С демонстрацией коллекции)
Нефть - маслянистая горючая жидкость темного цвета со своеобразным запахом, немного легче воды и в воде не растворяется. Состав нефтей неодинаков. Но все они обычно содержат три вида углеводородов - алканы (преимущественно нормального строения), циклоалканы и ароматические. В зависимости от месторождения их соотношение бывает различным.
Помимо углеводородов в меньших количествах в нефти содержатся органические соединения, в состав которых входят кислород, азот, сера и другие элементы. Имеются высокомолекулярные соединения в виде смол и асфальтовых веществ. Всего нефть содержит сотни различных соединений.
Так как углеводороды различаются температурами кипения, их разделяют перегонкой на различные фракции, из которых получают бензин, содержащий углеводороды С5-С11, кипящие в интервале от 40 до 200 оС; лигроин, содержащий углеводороды С8-С14 с температурой кипения от 150-250 оС ; керосин, включающий углеводороды С12-С18, с температурой кипения от 180 до 300 оС и далее газойль. Это так называемые светлые нефтепродукты. После перегонки нефти внизу колонны собирается мазут. Перегонкой при пониженном давлении из него получают минеральные масла и парафин. Твердый остаток-гудрон применяют при строительстве дорог. [5]
2. Что такое крекинг?
В начале XX века в связи с изобретением карбюраторного двигателя внутреннего сгорания потребление бензина возросло за десятилетие в 13 раз. Бензина, получаемого перегонкой не хватало. Тогда стали проводить крекинг нефтепродуктов.
Крекинг-термическое разложение нефтепродуктов, приводящее к образованию углеводородов с меньшим числом атомов углерода в молекуле.Термический крекинг заключается в расщеплении молекул углеводородов с длинной углеродной цепью на более короткие под действием высокой температуры (470-550оС).
С16Н34 —> С8Н18+С8Н16
Бензобаки автомобилей заправляют смесью бензиновых фракций, выделенных в различных процессах переработки нефти (по таблице). Из этой таблицы видно, что бензин каталитического крекинга обладает более высоким качеством. Бензин каталитического крекинга обладает еще большей детонационной стойкостью, ибо в нем содержатся углеводороды с разветвленной цепью углеродных атомов.
3. Лабораторные опыты.
1) Изучение физических свойств нефти.
Опыт 1. Откройте флакон с нефтью и понюхайте, соблюдая правила техники безопасности. Каков запах нефти? А теперь большим пальцем прикройте горловину флакона и встряхните. Обратите внимание на цвет
Опыт 2. Удельный вес и растворимость нефти.
- В цилиндр с водой наливают нефть. Нефть располагается слоем сверху, так как она легче воды.
- К нефти прибавляют воду и смесь перемешивают. Жидкость расслаивается, так как нефть в воде не растворяется.
- Прибавляют нефть к бензину или другим растворителям. При взбалтывании жидкости полностью смешиваются.
Опыт 3. Бензин и керосин как растворители.
- В пробирки с бензином, керосином и водой наливают по 0,5 мл растительного масла и взбалтывают. Масло растворяется в углеводородах. Отмечают лучшую растворимость в бензине.
- В небольшие стаканчики с теми же жидкостями помещают кусочки ткани с пятнами жира и перемешивают их стеклянной палочкой 2–3 мин. После высыхания ткани, помещенные в бензин и керосин, оказываются очищенными от жира.
Опыт 4. Отношение углеводородов нефти к химическим реагентам.
Для опытов лучше всего воспользоваться гексаном.
- К бензину, налитому в демонстрационную пробирку приливают двойной объем бромной воды. Жидкости перемешивают стеклянной палочкой. Собравшийся наверху слой бензина растворяет бром и окрашивается в интенсивный красно-бурый цвет. Сохранение окраски брома говорит об отсутствии реакции его с бензином.
- В пробирку с бензином наливают раствор марганцевокислого калия и перемешивают жидкости. Нижний водный слой после отстаивания сохраняет окраску марганцевокислого калия. Углеводороды бензина в этих условиях не окисляются.
- В стаканчик с бензином или керосином бросают кусочек натрия. Выделение водорода не наблюдается. (натрий хранят под слоем керосина) [7]
По результатам опытов самостоятельно составляют выводы.
4. Работа по заданиям (по группам).
Задание1. Написать уравнение реакций горения и крекинга эйкозана С20Н42. К Какому гомологическому ряду следует отнести данное вещество? В состав какой фракции нефти оно входит?
Задание 2. Составить схему получения полиэтилена из нефти.
Задание 3. Среди углеводородов, содержащихся в бензине, есть нормальный октан С8Н18, имеющий линейную цепь из атомов углерода. Могут ли существовать другие углеводороды, имеющие такую же формулу? Напишите их структурную формулу.
Обсуждение результатов работы групп.
4. Перспектива развития нефтеперерабатывающей промышленности в Республике Саха (Якутия). (Работа с информационной картой)
Информационная карта
В настоящее время в Якутии открыто 41 месторождение нефти и газа. Перспективные запасы нефти имеет Талаканское нефтегазоконденсатное месторождение. Республика располагает запасами нефти-295 млн тонн разведанных, прогнозных - 1,28 млрд тонн. Запасы нефтей у нас небольшие, но достаточны для обеспечения потребности республики в энергетических ресурсах. Нефти Ботуобинского геологического района характеризуются высокими товарными свойствами. Из них можно получить реактивное топливо, дизельное- зимнее и летнее. Нефти также обладают высоким содержанием масел. [1]
В Якутии добыча нефти идет путем неантиклинального типа. Это значит, что после нахождения мест залегания нефти ведутся подготовительные работы по бурению. Все месторождения нефти залегают с водой. Эту воду собирают в водонапорные очистительные сооружения, бурят скважину, не доходя до нефти. Потом пускают воду, она, промывая всю почву около нефти, увеличивает его количество, смывает с почв, пропитанных нефтью. Потом при насосе воды обратно, создается естественное давление и вместе с водой на поверхность выходит нефть. [3]
Основной объем добычи и переработки нефти будет базирован на самом крупном месторождении- Талаканском. Если учитывать огромные затраты на приобретение и доставку нефтепродуктов из-за пределов республики, то становится очевидной значимость развития нефтегазового комплекса в республике с позиций как обеспечения экономической безопасности, так и социальной направленности. А именно-удовлетворение спроса населения на энергоносители современного качества. В ближайшей перспективе требуется создание собственного нефтедобывающего и перерабатывающего комплекса.
Задание. Найдите по карте нефтегазоконденсатные и нефтегазовые месторождения Ботуобинского геологического района.
III. Рефлексивно-оценочный этап. Выполнение рефлексивного теста.
Рефлексивный тест
1. Как я усвоил материал?
А) Получил прочные знания;
Б) Усвоил учебный материал частично;
В) Мало что понял, надо поработать еще.
2. Как я работал?
А) Сам справился со всеми заданиями;
Б) Допускал ошибки;
В) Сделал много ошибок.
3. Как работала группа?
А) Дружно, совместно разбирали задания;
Б) Не все активно участвовали в обсуждении;
В) работа неинтересная, много ошибок.
4. Сформулируйте ваше мнение, ваши пожелания.
IV. Домашнее задание. §10 стр.66 упр. 2, 3, 11 (О.С.Габриелян).
Литература
- Андреева М.П. Химия: модули регионального содержания: Учебное пособие для старшеклассников.- Якутск, 2000.
- Габриелян О.С.,Маскаев Ф.Н.,Пономарев С.Ю., Теренин В.И. Химия. 10 класс:учеб.для общеобразоват. учреждений. М.: Дрофа 2005. 300 с.
- Егорова К.Е. Региональный подход в обучении химии. М.: Школа-Пресс, 1999. 144 с.
- Егорова К.Е., Сабарайкина С.М. Химия (Содержание регионального компонента в образовательной области „Вещество“): Пособие для учителя. Якутск: Бичик, 1999. 96 с.
- Ликум А. Популярная энциклопедия для детей “Все обо всем” (ред. Б.М.Дроняев): М.: Ключ. С. 1996.
- Нифантьев Э.Е., Цветков Л.А. Химия 10–11: Органическая химия: Учебник для 10–11 кл. общеобразовательных учреждений. М.: Просвещение, 1996. 192 с.
- Цветков Л.А. Эксперимент по органической химии в средней школе М.: Просвещение, 1966.
- Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. Бесцветное топливо. Антон Максимов. Издательский центр “Аванта+”, 2000.