Урок химии в 10-м классе "Чёрное золото"

Цели урока:

• систематизировать знания учащихся о нефти, как одном из важнейших источников углеводородов;
• продолжить формирование умения работать с различными источниками информации,
• продолжить формирование экологически грамотного поведения учащихся;
• продолжить воспитание чувства гордости за развитие химической промышленности Ярославского края.

Оборудование:

• географическая карта полезных ископаемых,
• для лабораторной работы - на каждый стол штатив, в котором одна пробирка (закрыта пробкой) с нефтью, другая с водой, стеклянная трубочка,
• для демонстрационного опыта учителя – демонстрационный столик, фарфоровая чашечка с нефтью, лучинка, спички, стаканчик с водой; стекло большего диаметра, чем чашечка, для прекращения горения,
• схема фракционной перегонки нефти.
• фотографии, рисунки живых организмов загрязненных нефтью.
• кристаллизатор с водой, пенопластовая крошка, ложечка, фильтровальная бумага, склянка с нефтью.

ХОД УРОКА

Введение.

Учитель. Мы с вами изучили большой блок органических соединений – углеводороды - основу органической химии; познакомились с природными источниками углеводородов. Тема нашего урока обобщения и систематизации знаний по этому блоку - “Черное золото”. Говорить мы будем о нефти и ее переработке. Это природное ископаемое заслуживает значительного внимания, так как на территории Ярославской области действуют два крупных нефтеперерабатывающих завода. В тоже время наш урок можно назвать уроком интересных сообщений, где вы сможете применить и показать знания, полученные на других предметах. По ходу урока я прошу вас в своих конспектах делать необходимые записи. И так мы начинаем, и я желаю всем успешных выступлений.

Черная нефть струится,
Плещет тайги прибой,
И ощущают ноздри
Запах ее огневой.
Нефть – это ярость света,
Ветра напор у виска.
Нефть - голубая ракета,
Рвущаяся в облака.

(Грибенюк Алина, 10 класс)

1. Происхождение нефти.

Учитель. Человечество всегда интересовал вопрос о происхождении нефти. Существовало множество версий, о главных из них расскажет будущий геолог (фамилия, имя ученика).

(На доске или кодопленке, а так же в тетрадях учащихся, выступление может быть представлено в виде опорного конспекта).

 

Две точки зрения на происхождение нефти

В настоящее время ученые придерживаются и считают доказанной органическую теорию нефти.

2. Важнейшие нефтяные месторождения.

Учитель. По запасам и добыче нефти бывший Советский Союз занимал первое место в мире. Какими темпами идет добыча нефти сегодня, какие важнейшие месторождения имеет Россия, есть ли нефть на территории Ярославской области, напомнит наш географ (фамилия, имя ученика).

Географ (использует карту полезных ископаемых). “В настоящее время по добыче нефти Россия занимает второе место в мире (после Саудовской Аравии). Ведущими по добыче нефти являются три экономических района: Западно-Сибирский (уникальные Самотлорское, Приобское, Салымское, Красноленинское месторождения в Ханты-Мансийском автономном округе), Приволжский (большая часть добычи приходится на Ромашкинское, Бавлинское и Новоелховское месторождения в Татарстане) и Уральский (Арланское месторождение в Башкортостане, Мишкинское и Чутырско-Киенгопское в Удмуртии). В перспективе возможен рост добычи нефти до 480-510 млн.т. в год; ведущими по приросту будут Дальний Восток (за счет освоения месторождений шельфа вдоль побережья острова Сахалин и в Якутии), восточная Сибирь и Поволжье (на шельфе Каспийского моря)”. [1]

В 1968-1969 годах вблизи города Данилова Ярославской области ученые обнаружили наличие “черного золота”. Но в 1974 году исследования прекратились, финансы пошли на разработку тюменских месторождений. Лишь во второй половине 90-х возобновились исследования. В 1999 году ярославским геологам научно-производственного объединения “Недра” удалось поднять с глубины 2936 метров первые 100 литров нефти. Согласно прогнозам в районе города Рыбинска и Данилова может располагаться месторождение в 10 миллионов тонн, а всего на территории Ярославской области и близлежащих областей (Тверской, Московской, Ивановской и Владимирской) вполне может оказаться до 500 миллионов тонн. Возраст ярославской нефти приблизительно 650 миллионов лет. В сравнении с тюменской она гораздо чище а, значит, перерабатывать ее намного легче.

3. Этимология слова нефть, история ее применения.

Учитель. Почему это природное ископаемое называется словом нефть, какова история его происхождения, пояснит наш будущий историк (фамилия, имя ученика).

Историк. Слово нефть произошло от иранского “нефата” - просачиваться и от греческого “нафта”- горная смола. В латинских странах ее называют “петролеум”, что означает каменное (горное) масло. “Нефть известна человечеству с древних времен. На берегу Евфрата ее добывали 6-7 тысяч лет до нашей эры. Использовалась она для освещения жилищ, приготовления строительных растворов, в качестве лекарств и мазей, при бальзамировании. Нефть в Древнем мире была грозным оружием: огненные реки лились на головы штурмующих крепостные стены, горящие стрелы, смоченные в нефти, летели в осажденные города. Нефть являлась составной частью зажигательного средства, известного в истории под названием “греческий огонь”. В Средние века нефть главным образом использовалась для освещения улиц” .[3]

4. Физические свойства нефти.

Учитель. Рассмотрите нефть, стоящую в пробирках перед вами. Откройте пробку и понюхайте. Одну-две капли нефти трубочкой перенесите в пробирку с водой, перемешайте и оставьте в штативе. Охарактеризуйте физические свойства нефти (ответ учащегося).

Дополнит ваши ответы и напомнит о составе нефти лаборант (фамилия, имя учащегося).

Лаборант. “Нефть – это маслянистая жидкость темно-бурого или почти черного цвета с характерным запахом. Каждая нефть имеет только ей присущий цвет: Кавказа - темно-зеленая, Сибири - желтоватая, Белоруссии - розоватая, Мангышлака - абсолютно черная.

Каждая нефть имеет свой неповторимый букет запахов. Она даже отдаленно не напоминает по запаху бензин или керосин, с которыми у нас ассоциируется представление о ней. Аромат нефти придают сопутствующий ей сероуглерод, остатки растительных и животных организмов.

По составу нефть – это сложная смесь углеводородов различной молекулярной массы, главным образом жидких (в них растворены твердые и газообразные углеводороды).

Обычно это углеводороды следующих классов: алканы (парафиновые или метановые), циклоалканы (циклопарафины или нафтены), арены (ароматические углеводороды).

По преобладанию того или иного класса углеводородов нефтехимики подразделяют нефти на метановые, нафтеновые, ароматические”. [4]

Учитель. “Нефть - это “сгусток энергии”. С помощью одного миллилитра нефти можно нагреть на один градус ведро воды, а чтобы вскипятить такую массу воды, нужно менее половины стакана нефти. По концентрации энергии в единице объема нефть занимает первое место среди природных веществ”. [3] (Учитель демонстрирует горение нефти , используя вытяжной шкаф). Нефть не только основа топливно-энергетического комплекса. Девизом нашего урока мы взяли слова Дмитрия Ивановича Менделеева: “Топить можно и ассигнациями!” “В каждой капле нефти содержится более 900 различных химических соединений, более половины химических элементов периодической системы. Это чудо природы является основой нефтехимической промышленности. Примерно 90% всей добываемой нефти используется в качестве топлива. Несмотря на свои 10 % , нефтехимический синтез обеспечивает получение многих тысяч органических веществ”. [3]

О новом нефтеперерабатывающем заводе имени 50-летия ВЛКСМ, а ныне открытом акционерном обществе Славнефть-ЯНОС расскажет наш эксперт (фамилия, имя ученика).

Эксперт. Завод был построен в 1961 году, это была комсомольская стройка. В 1968 году за большой вклад комсомола и молодежи в строительство и освоение предприятия заводу было присвоено имя 50-летия ВЛКСМ. В 1971 году за высокие технико-экономические показатели коллектив завода был награжден орденом Трудового Красного знамени.

В настоящее время открытое акционерное общество “Славнефть-ЯНОС” - одно из крупнейших нефтеперерабатывающих заводов Северного региона России с мощностью переработки 15,2 миллиона тонн углеводородного сырья в год. По объемам переработки нефти предприятие занимает пятое место среди нефтеперерабатывающих заводов России.

Ассортимент выпускаемой продукции завода включает в себя свыше 100 наименований:

Моторные топлива (неэтилированные автомобильные бензины, дизельные и реактивные топлива), масла (базовые, трансмиссионные, индустриальные и турбинные), нефтяные битумы, ароматические углеводороды, элементарная сера, парафино-восковая продукция.

В числе потребителей продукции завода - практически все крупные предприятия Центрального и Северо-Западного регионов России, а также аэропорты, Управление Северной железной дороги и объекты военно-промышленного комплекса.

5. Переработка нефти.

Учитель. О процессах переработки нефти расскажут будущие химики: о процессе ее фракционной перегонки, используя схему, расскажет (фамилия, имя учащегося), а в это время на доске подготовит химизм процесса крекинга нефти (фамилия, имя учащегося).

(Первый учащийся для ответа может использовать соответствующий материал из школьного учебника [5], стр.59-60, а второй учащийся стр. 61).

Учитель. Промышленный крекинг впервые был предложен в 1891 году русским инженером Владимиром Григорьевичем Шуховым. С краткой биографической справкой об этом человеке познакомит нас библиограф (фамилия, имя учащегося).

Библиограф. Шухов Владимир Григорьевич родился 28 августа 1853 года в Белгородской области. Окончил Московское техническое училище (1876). Работал главным образом инженером ряда строительных фирм. “Основные работы относятся к технике нефтяной промышленности, теплотехнике и строительному делу. В 1878 году произвел расчеты первого в России нефтепровода и руководил его постройкой. Создал (1888-1889) конструкции аппаратов дробной дистилляции нефти. Получил (1891) патент на создание установки пиролитического разложения углеводородов нефти, что явилось началом развития работ в области крекинга нефти. Тогда же впервые ввел в технологию нефтепереработки давление”. [2]

Учитель. Открытие Шухова позволило увеличить выход бензиновой фракции до 70 % (в расчете на сырую нефть). Только за это его имя должно быть вписано золотыми буквами в историю цивилизации. Но немногие знают, что Шуховым в Саратове были созданы первые наливные баржи для перевозки сырой нефти, они создавались из отдельных секций, поэтому спускались со стапелей в короткий срок. Для загрузки барж он использовал паровые насосы. На Бакинских нефтяных промыслах он изобрел трубопровод для перекачки нефти с подогревом, что позволило избежать образования парафиновых пробок.

Таким образом, в результате крекинга нефти получают дополнительное количество бензинов.

- Чем отличается бензин термического крекинга от бензина каталитического крекинга? (Ответы учащихся).

- Ребята, поднимите руки те, в семье которых есть автомобиль.

- А теперь поднимите руки те, кто знает марку бензина, которым заправляется ваш автомобиль.

О главной характеристике бензинов - октановом числе познакомит нас будущий автомобилист (фамилия, имя учащегося).

Автомобилист. “Для количественной характеристики детонационной стойкости бензинов выработана октановая шкала. Каждый углеводород и каждый сорт бензина характеризуется определенным октановым числом. Октановое число изооктана (2, 2, 4-триметилпентана), обладающего высокой детонационной стойкостью, принято за 100.

Октановое число нормального гептана, чрезвычайно легко детонирующего, принято за 0.

Смеси гептана и изооктана имеют октановые числа, равные содержанию (в процентах) изооктана в них. Пользуясь такой шкалой, определяют октановые числа бензинов. Если говорят, что бензин имеет октановое число 76, то это значит, что он допускает такое же сжатие в цилиндре двигателя без детонации, как смесь из 76% изооктана и 24% гептана”. [6]

Учитель. В поселке Константиново-Тутаевского района нашей области, примерно в 30 минутах езды от нашего микрорайона на автомобиле, расположен второй нефтеперерабатывающий завод имени Менделеева. Расскажет о нем второй эксперт (фамилия, имя учащегося).

Эксперт. В 1878 году предприниматель Виктор Иванович Рагозин берется за постройку большого завода для переработки апшеронской нефти, главным образом с целью выработки высококачественных смазочных масел. После обследования местности решено было строить предприятие на рекомендованном Рагозиным месте – на берегу реки Волги, в селе Константинове, которое принадлежало одному из родственников Рагозина и пайщику Шитову. Низкий, болотистый берег, отдаленность от железной дороги говорили не в пользу Константинова. Но личная заинтересованность Рагозина и Шитова решила вопрос строительства завода. В 1879 году завод уже начал работать. Поскольку он находился в центре промышленных районов России, то имел и большие преимущества перед отдаленными бакинскими заводами: быстрее снабжал потребителей более дешевой продукцией. Вскоре продукция Константиновского завода – высококачественные смазочные масла - приобрела широкую известность на внутренних и внешних рынках страны. Рагозин привлек к участию в разработке технологии и аппаратуры лучших ученых и техников того времени: профессора Владимира Васильевича Марковникова, Александра Александровича Летнего и Юлию Всеволодовну Лермонтову, гениального изобретателя Владимира Григорьевича Шухова.

К середине восьмидесятых годов завод выпускает ценнейшие нефтепродукты: бензин, керосин, астролин, пиронафт, многочисленные смазочные масла (вазелиновые масла различного назначения, цилиндровые масла для паровых машин и двигателей внутреннего сгорания), аппаратные гудроны, колесные мази, деготь, нафтеновые кислоты, эмульсии для мыловарения. В 1881 году на завод приехал Дмитрий Иванович Менделеев и в течение трех месяцев активно работал по усовершенствованию способа перегонки нефти и очистке смазочных масел.

В настоящее время нефтеперерабатывающий завод имени Менделеева выпускает высококачественные смазочные масла и присадки к ним.

Учитель. Говоря о нефти мы не можем не сказать о проблемах, связанных с ее транспортировкой и утечкой нефтепродуктов. О событиях в Керченском проливе напомнит будущий журналист (фамилия, имя учащегося).

Журналист. 11 ноября 2007 года в Керченском проливе во время шторма затонули четыре судна, шесть сели на мель, два танкера получили повреждения. Из танкера "Волгонефть-139" в море вылилось, по разным оценкам, от двух до трех тысяч тонн мазута. 45 тонн горюче-смазочных материалов вылилось из других судов. В море попало также более шести с половиной тысяч тонн гранулированной серы. Ущерб, нанесенный окружающей среде из-за крушения судов в Керченском проливе, составил около 20 миллиардов рублей.

Учитель. О действии нефтяной пленки на живые организмы расскажет наш зоолог (фамилия, имя учащегося).

Зоолог (использует при ответе фотографии и рисунки). Нефтяная пленка на поверхности водоемов значительно уменьшает проникновение света в толщу воды, что препятствует фотосинтезу. Кроме того, нефтяное пятно подвергается процессам испарения, растворения, образования эмульсий, усвоения живыми организмами, выпадения в осадок, разложения и трансформации различных компонентов нефти, с образованием фракций с высокой токсичностью. Общее воздействие нефтепродуктов на морскую среду и живые организмы, обитающие в ней, сводится к следующему:

• непосредственное отравление с летальным исходом;
• нарушение физиологической активности;
• эффект прямого обволакивания нефтепродуктами;
• болезненные изменения, вызванные внедрением углеводородов в живой организм;
• изменение биологических особенностей среды обитания.

Учитель. В настоящее время существуют определенные меры борьбы с нефтяными разливами. О них нам расскажет эколог (фамилия, имя ученика).

Эколог. В первую очередь пятно разлившейся нефти окружают бонновыми заграждениями, чтобы она не растекалась. Затем суда-нефтесборники собирают воду со слоем нефти, и используя обширные отстойные емкости, мощное паровое и насосное хозяйство, выполняют функции плавучей очистительной станции. Остатки нефти обрабатывают поверхностно-активными веществами, которые превращают нефтяную пленку на воде в отдельные капельки, рассеивающиеся в толще воды.

Смоделируем процесс загрязнения водоема нефтью в кристаллизаторе с водой. Для этого выльем на поверхность воды небольшое количество сырой нефти. Она тонкой пленкой равномерно распределилась по всей поверхности. Для очистки в реальных условиях могут использоваться опилки, торф, камыш, которые собирают на себе нефтяные капли. Мы воспользуемся пенопластовой крошкой, засыпав нефтяное пятно через несколько секунд аккуратно соберем крошку вместе с осевшей на ней нефтью. Таким образом, мы очистили воду в кристаллизаторе.

Учитель. Мы с вами рассмотрели многие вопросы, связанные с нефтью, ее переработкой, вспомнили ученых, занимавшихся изучением нефти, познакомились с нефтеперерабатывающими заводами нашей области. Наш урок подошел к концу, я благодарю всех за работу на уроке.

Список используемой литературы

1. Большая Российская энциклопедия: В 30 т. Т.2 “Россия”.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2004. C.511.

2. Волков В.А.и др.Выдающиеся химики мира: биографический справочник / Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И.; Под ред. В.И. Кузнецова.-М.: Высш. шк.,1991.

3. Габриелян О.С. Химия: орган. химия: учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений с углубл. изучением химии / О.С.Габриелян, И.Г.Остроумов, А.А. Карцова.-3-е изд.-М.: Просвещение, 2005.

4. Габриелян О.С. Химия. 10-й класс: Настольная книга для учителя / О.С.Габриелян, И.Г.Остроумов.- М.: Дрофа, 2004.

5. Химия.10-й класс: Учеб.для общеобразоват. учреждений / О.С.Габриелян, Ф.Н. Маскаев, С.Ю. Пономарев, В.И. Теренин; Под ред. В.И.Теренина. 4-е изд., стереотип.- М.: Дрофа, 2003.

6. Цветков Л.А. Органическая химия: Учеб. для учащихся 10-11 кл. общеобразоват. учеб. заведений. - М.: - Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 1999.