Интегрированный урок "химия + биология + география" по теме "Нефть". 10-й класс

Цели и задачи урока:

• Познакомить с составом нефти и способами ее переработки, гипотезами происхождения. Показать направления использования нефти в качестве топлива и химического сырья. Доказать, что нефть – ценный источник углеводородов.
• Продолжить формирование знаний школьников о комплексном использовании сырья, о современных технологиях, охране окружающей среды.
• Рассмотреть основные международные грузопотоки нефти, определить страны, которые остаются ведущими экспортерами нефти.
• Определить перспективы развития нефтеперерабатывающей промышленности в мире. Познакомить с экологическими проблемами, связанными с переработкой нефти.
• Продолжить формирование умений анализировать, вести дискуссию, работать в группе, развивать навыки общения. Развивать творческие и аналитические способности учащихся, умение аргументировать собственное мнение.
• Формировать черты социально направленной личности.
• Формировать умения самостоятельно работать с новыми источниками информации: анализировать, систематизировать, классифицировать, отбирать требуемую информацию.
• Поддерживать познавательный интерес к предметам.

Оборудование: коллекции «Нефть», географические карты, интерактивная доска, штатив с пробирками, стакан с водой, нефть, перышко.

Организация урока: Класс разбит на 3 группы, формы работы: фронтальная, групповая, индивидуальная. У каждого ребенка – тетради предметные, контурные карты и атласы, учебники, раздаточный материал.

Ход урока

1 этап урока. Общая продолжительность – 7 минут.

1. Вызов – просмотр видеосюжета
2. Мозговой штурм. Посмотрев сюжет, ответьте на вопрос: Как вы думаете, что станет темой обсуждения сегодняшнего урока? Односложные ответа типа «нефть» не предлагать!!! Обосновать актуальность темы. (Регламент: 30 секунд – обсуждение в группе, 30 секунд – изложение позиции группы).
3. Осмысление – подведение итогов по 1 этапу.

Учитель географии: Подведение итогов по теме «Нефть – является наиболее титулованным видом полезных ископаемых. Ее величают и «королевой энергетики» и «царицей плодородия». А ее королевский сан в органической химии – «черное золото»».

Учитель химии и биологии: Подведение итогов по теме «Что такое нефть. Нефть создала новую отрасль промышленности – нефтехимию, она же породила ряд экологических проблем.

2 этап урока. Осмысление. Получение новой информации, систематизация известной информации – 15 минут.

Учитель химии и биологии: Залежи сырой нефти и газа возникли 100-200 миллионов лет назад в толще Земли. Происхождение нефти – одна из сокровенных тайн природы. Существует 2 теории происхождения нефти: неорганическая теория и органическая теория. Неорганическая теория – нефть образуется на основе карбидов металлов. Менделеев выдвинул гипотезу о происхождении нефти. Сопоставив среднюю плотность Земли с плотностью поверхностных горных пород, он пришел к выводу, что в глубинах Земли имеются огромные залежи железоникелевых сплавов, которые при высоких температурах образуют карбиды металлов. Эти раскаленные карбиды взаимодействуют с водой, проникшей к ним по трещинам, образуя углеводороды, составляющие нефть. Как вы думаете, что лежит в основе органической теории происхождения нефти? – фронтальный опрос. Давайте проверим ваши гипотезы, обратившись к следующему ресурсу. (Флеш анимация – органическая теория происхождения нефти)

Учитель химии и биологии: С точки зрения химии, нефть – это действительно, природная смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов. Нефть природная смесь углеводородов различной молекулярной массы, содержащих от 5 до 50 атомов углерода.

• Нефть состоит из 100 различных соединений, содержащих азот, серу. Элементарный состав нефти следующий (работа со слайдами презентации)
• Состав нефти нельзя выразить одной формулой. Почему?
• Ее состав непостоянный и зависит от месторождения.
• В состав нефти входят различные углеводороды – предельные, циклоалканы, ароматические (В основном в состав нефти входят алканы, как линейного так и разветвленного строения. В ней найдены все изомеры гексана, гептана).

Почему нефть, полезное ископаемое органического происхождения, свободно встречается в природе? Каковы физические свойства нефти? Для ответа на этот вопрос проведем лабораторную работу.

Ход лабораторной работы: работа в группе

• Рассматриваем пробирку с нефтью – опишите нефть
• Напоминает ли нефть по запаху бензин?
• Растворяем нефть в воде
• Обмакивание пера в стакан с водой на поверхности которой пленка из нефти. Попытайтесь это перо окунуть в воду. Нефть растворилась?

В современной экологии появился новый термин – «Нефтяная чума» , правда она появилась не сегодня и не внезапно. Ежегодно в мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн. тонн нефти. Аэрофотосъемкой со спутников зафиксировано, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега. Каковы источники поступления нефти в моря и океаны? фронтальный опрос

Вывод: Источников поступления нефти в моря и океаны много: это сброс очистных вод, принос загрязняющих веществ. В настоящее время из каждых 10 добываемых в море тонн нефти 7-8 тонн доставляется к местам потребления морским транспортом. Почти каждый год случаются крупные катастрофы их компонентов реками. Если перечислять все происходившие за последние годы аварии судов, получится громадный список.

• А всего 1 литр попавшей в воду нефти лишает кислорода, столь необходимого рыбам, 40 тыс. литров морской воды.
• Некоторые составные части нефти несут гибель морским беспозвоночным и Ракообразным животным. Моллюски, например, накапливают канцерогенные вещества, извлекаемые ими из нефти.

Но разве нефть виновата в уничтожении окружающей среды? Виноват человек, халатно относящийся к биосфере – своему дому!

Учитель химии и биологии: А вот представить современную жизнь без нефти мы не можем! Как человечество издревне использовало нефть? (топливо)

А вот выдающийся химик Николай Дмитриевич Зелинский говорил: «Химику всегда трудно примириться с тем, что он видит, когда сжигается нефть в топках». Изучая нефтяные месторождения в районе Баку, Д.И.Менделеев заявил о недопустимости использования нефти только как топлива. «Топить можно и денежными ассигнациями», – писал он в одной из своих экономических статей. Менделеев резко возражал Л.Нобелю, который настаивал на нефтяном отоплении.

Следует напомнить, что каждая тонна нефти дает столько же химического сырья, сколько можно получить из 15 т бурого угля. Следует также учесть, что 70% используемой в мире энергии в наши дни получают с помощью нефти и природного газа. Итак – нефть – топливо, нефть- химическое сырье, нефть – синтетические продукты питания и т.д.

А как же добывают и перерабатывают нефть? Учитель географии. Разведка. Схема добычи, транспортировки, Работа со схемой.

Учитель химии и биологии: Способы переработки нефти: работа со слайдами

• Физический метод (первичная переработка самой нефти)
• Химический метод (вторичная переработка, т. к. перерабатывается не сама нефть, а фракции, полученные в процессе первичной переработки)

Физический метод. Перегонку нефти осуществляют в установке, которая состоит из трубчатой печи и ректификационной колонны. По трубопроводу подается нефть, где она нагревается до t=320-3500 и в виде смеси жидкости и паров поступает в колонну. Внутри она имеет горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки. Пары нефти подаются в колонну через отверстия, поднимаются вверх, при этом они постепенно охлаждаются и сжижаются. Менее летучие получаются на первых тарелках, боле летучие поднимаются вверх Мы с вами уже усвоили, что в состав углеводоров нефти входят до 50 углеродных атомов. Самая легкая фракция содержит 3-4 С – газовый бензин 40 градусов, 5-11 – бензиновая фракция 40-200 градусов, 8-11 – лигроиновая 150-250 градусов, 12-18 – керосиновая 180-300 градусов, 13-19 – дизельное топливо 200-350 градусов, 18-50 – мазут,

фронтальный опрос: применение данных нефтепродуктов

Бензин применяется как топливо для карбюраторных и инжекторных двигателей, высокоимпульсное ракетное топливо (Синтин), при производстве парафина, как растворитель, как горючий материал, сырье для нефтехимии прямогонный бензин или бензин газовый стабильный (БГС).,

Лигроин – Применяют как горючее в карбюраторных и дизельных двигателях, как растворитель в лакокрасочной промышленности, как гидравлическую жидкость в некоторых приборах.

Керосин применяют как реактивное топливо, горючий компонент жидкого ракетного топлива, горючее при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, для бытовых нагревательных и осветительных приборов, в аппаратах для резки металлов, как растворитель (например для нанесения пестицидов), сырьё для нефтеперерабатывающей промышленности. Керосин может использоваться как заменитель зимнего и арктического дизтоплива для дизельных двигателей, авиационное топливо, Также керосин — основное топливо для проведения фаершоу (огненных представлений), из-за хорошей впитываемости и относительно низкой температуры горения. Применяется так же для промывки механизмов, для удаления ржавчины дизельное топливо, мазут.

В процессе крекинга нефти полученные продукты применяют: в получении взрывчатых веществ, лекарственных мазей, мазей для приготовления парфюмерных изделий, волокна лавсана, растворителей, бутадиенового каучука, бутадиенстирольного каучука.

Давайте проверим, насколько вы уяснили понятие о фракциях нефти.

Работа с флеш анимацией (желающие к доске)

Вопрос: Как вы думаете выход какой фракции желательно увеличить? Почему? Для этого используют химические способы переработки. Какие? (Учащиеся, опираясь на знания, полученные на уроках химии по теме «Алканы» рассказывают о крекинге).

Химические способы переработки. (Выход бензина до 70%). Крекинг – слово произошло от «тухрек»- раскалывать, расщеплять. Способ изобретен русским инженером в 1891 г., в России начал осуществляться только после Октябрьской революции. Цель- получение бензинов, непредельных углеводородов. Сырье- соляровые фракции. Условия – t=470-550°C. Р=2-7 Мпа. Процесс крекинга заключается в расщеплении молекул углеводорода с длинной углеродной цепью на более короткие под действием высокой t. работа со слайдами

Задание: Написать уравнения крекинга гексадекана. – самостоятельная работа. Проверим работа со слайдами

Возьмите раздаточный материал и найдите тексты о видах крекинга. Работая с раздаточным материалом в группе сравните виды крекинга – работа в группе (3-5 минут)

Давайте проверим, сравнив с эталоном – работа со слайдами

Сделать вывод: для чего нужна вторичная химическая переработка нефти?

Рассмотреть диаграмму как подтверждение.

3 этап. Самостоятельная деятельность учащихся.

Учитель географии: Мы поняли, что такое нефть, значение нефти в промышленности. А каков расклад сил на мировом рынке нефти.

Каждая группа получает задание и в течении 7 минут его выполняет и готовит презентацию по этому заданию.

1 группа. Должна вспомнить, что такое ресурсообеспеченность и как ее можно определить? Определить ресурсообеспеченность стран нефтью используя данные таблицы. Сделать вывод о ресурсообеспеченности стран нефтью.

Вывод: Страны имеют неодинаковую ресурсообеспеченность нефтью. Среди богатых стран нефтью выделяются развивающиеся государства (ОПЕК, страны Персидского залива). Самая высокая обеспеченность нефтью у Ирака, ОАЭ, Кувейта. Для развитых стран характерны большие объемы добычи, но постепенно исчерпывающиеся запасы нефти, поэтому степень ресурсообеспеченности их невысока.

Подготовить ответ по следующему плану:

• Выявить страны-лидеры по запасам нефти (на основе данных учебника). Выявить страны-лидеры по добыче нефти (на основе дополнительных статистических данных).
• Мировая добыча нефти и ее распределение по странам мира (на основе дополнительных статистических данных).
• Назвать страны – лидеры в добыче нефти. Какие страны по экономическим показателям лидируют в данной группе?

2 группа

Но кто же является основными потребителями нефти?

• Потребление нефти и нефтепродуктов. Назовите основные направления грузоперевозок нефти.
• Выявить страны и регионы-экспортеры нефти (на основе дополнительного материала и текста учебника).
• Выявить страны-импортеры нефти (на основе дополнительного материала), основные грузопотоки нефти (на основе карты и текста учебника).

Группа 3

• Проанализировать изменения в топливно-энергетическом балансе (ТЭБ) мира, произошедшие за последние 100 лет, используя текст учебника.
• Изучить историю создания организации стран-экспортеров нефти ОПЕК.
• Какие страны входят в ОПЕК, ее роль на мировом рынке нефти (текст учебника, дополнительный материал, заранее подготовленный учащимися).
• Почему замедлились темпы добычи нефти?

Выступление групп, презентация своей темы, ответы на вопросы одноклассников.

Д/З: Закрепляя материал, выполните задание №2 на контурных картах. Отметьте основные грузопотоки нефти. По химии – задание в рабочих тетрадях на печатной основе. Заключение и подведение итогов урока.