Цель: определить значение нефти для человечества.
Задачи:
- проанализировать роль нефти в развитии цивилизации;
- познакомить с составом нефти, способом переработки нефти и областями применения нефтепродуктов;
- рассмотреть проблемы нефтяных загрязнений;
- развивать самостоятельность мышления, гибкость и осмысленность в практическом применении знаний;
- учить выделять новые незнакомые качества, по-новому смотреть на то, что раньше казалось обычным и хорошо знакомым;
- формировать практические навыки, стремление к экспериментированию, эмоционально-положительное отношение к окружающему миру, понимание зависимости его состояния от действия человека;
- развивать интерес к предмету химии.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, коллекции «Нефть и продукты нефтепереработки», «Пластмассы» и «Синтетические волокна», образцы кожзаменителей, растворителей, пищевые красителей, ароматизаторов, лекарственных средств.
Для обучающихся (для каждой группы): образцы нефти различных месторождений, шаростержневые модели молекул, фарфоровые чашки, химические стаканы, вода, песок, спички, ватные палочки, лучина, вырезанные из фильтровальной бумаги кораблики, пенопласт, индивидуальные бланки карт наблюдений и выводов.
Информационная поддержка: мультимедийная презентация занятия.
Подготовка к мероприятию: подготовка трех обучающихся 10-го класса, исполняющих роли историка, химика-технолога и эколога.
ХОД ЗАНЯТИЯ
Вносится волшебный ларец. Звучит музыка, начинается мультимедийная презентация (Приложение 1, слайд 1)
Учитель: В этом ларце находиться нечто, без чего нельзя прожить: это нечто нас согревает и одевает, освещает наши дома и улицы, кормит нас, лечит и делает нашу жизнь комфортной. Вы видите на экране: косметика, краски, асфальт, лекарства, продукты питания, моющие средства, ядохимикаты, топливо. Что же общего между всеми этими продуктами химической промышленности? Что находится в волшебном ларце? На эти вопросы вы сможете ответить, вспомнив словосочетание «черное золото». Что называют “черным золотом”? (Ответ: нефть. Химик-технолог достает из ларца флаконы с нефтью и ставит на лабораторные столы каждой группы)
Учитель: Привычно называя нефть
«черным золотом», мы порой не задумываемся над
тем, что означает это уже ставшим привычным
штампом определение. А почему нефть так называют?
Как вы думаете? В ходе нашего занятия попробуем
ответить на этот вопрос. А что для этого надо
сделать? (Ответ: исследовать свойства нефти,
определить ее состав, области ее применения)
Знакомство человека с ней состоялось давно,
несколько тысячелетий назад – познакомимся с
нефтью и мы. Свои наблюдения и результаты
экспериментов мы будем вносить в карту
наблюдений и выводов (Приложение
2).
Лабораторный опыт №1 (Слайд 2)
Учитель: Что мы наблюдаем? Какие
свойства мы определили? Покажите, как правильно
определять запах вещества.
А теперь я предоставляю слово историку (Слайд 3)
Историк: А знаете ли вы, кто такой
историк? Историк – человек, который изучает
прошлое человечества для того, чтобы
предотвратить ошибки в будущем.
Упоминания о сочащейся из горных пород
коричневой либо темно-бурой маслянистой
жидкости со специфическим запахом встречаются в
трудах древних историков и географов – Геродота,
Плутарха, Страбона, Плиния Старшего.
Уже в те давние времена люди начали использовать
«каменное масло», как назвал нефть Агрикола.
Наиболее широкое применение в древности нашли
тяжелые нефти – твердые либо вязкие вещества,
которые сейчас называют асфальтом или битумами. (Слайд
4).
Асфальт издавна использовали при мощении дорог,
для промазывания стенок водных резервуаров и
днищ кораблей (Слайд 5). А как вы думаете, а зачем
так поступали древние кораблестроители?
Учитель: Узнаем правду, проделав следующий эксперимент.
Лабораторный опыт №2 (Слайд 6)
Учитель: Что вы наблюдаете? Что мы запишем в следующей графе карты наблюдений? Давайте попросим нашего уважаемого историка продолжить свой рассказ.
Историк: Вавилоняне смешивали асфальт
с песком и волокнистыми материалами и
применяли при сооружении зданий (Слайд 7).
Жидкая нефть в Египте и Вавилоне употреблялась в
качестве дезинфицирующей мази, а также как
бальзамирующее вещество (Слайд 8).
Народы Ближнего Востока использовали ее в
светильниках вместо масла. А византийцы
обстреливали вражеские корабли горшками,
наполненными смесью нефти и серы, как
зажигательными снарядами. То грозное оружие
вошло в историю под названием «греческий огонь».
(Слайд 9)
В 913 году собрав огромную рать, русский князь
Игорь направился через Черное море к берегам
Византии.
Игорь был вполне уверен, что руссы одержат
победу, но ошибся. Когда сошлись греческие суда с
русскими, греки вдруг стали метать огонь на
русские ладьи. Попадет он на лодку – спасения
нет! Пламя охватывает ее – вода его неймет,
упадет огонь на воду – и на воде горит! Ужас
овладел всеми; самые смелые, боевые дружинники, и
те дрогнули, все пустились в бегство. Иные
кидались с загоревшихся лодок прямо в воду и
тонули; множество руссов погибло тут, много их
попало в руки грекам. Спаслись немногие и
рассказывали потом с ужасом, что у греков во
время этого боя была в руках небесная молния, что
они бросали ее на русские ладьи и те гибли в
пламени. Дело в том, что греки употребляли на
войне особый состав из нескольких горючих
веществ – серы, смолы и … Что же еще входило в
состав «греческого огня»? (Ответ: нефть)
Учитель: Секрет состава «греческого огня» считается утерянным. Почему же нефть входила в состав, которым заправляли древние огнеметы? Правда ли, что нефть так легко воспламеняется? Проверим экспериментально.
Лабораторный опыт №3 (Слайд 10)
Учитель: Результаты своих наблюдений
поместите в дневнике наблюдений. Какой вывод вы
сделаете?
Теперь хотелось бы дать слово экологу. (Слайд 11)
Эколог: Кто такой эколог?
Эколог – это ученый-химик или биолог, это
просто неравнодушный человек, который не только
защищает природу, но и изучает воздействие
человека на нее – так называемый антропогенный
фактор.
Вы взяли для опыта лишь несколько капель нефти.
Посмотрите, как горит нефтехранилище, где
хранились тонны нефти и нефтепродуктов. (Слайд 12)
При горении нефти достигается очень высокая
температура, и пожарным и сотрудникам МЧС
приходится надевать специальные костюмы,
сделанные из огнестойких материалов.
Еще страшнее будет выглядеть пожар нефтяного
месторождения. Кроме того, сжигание нефти
приводит к печальным экологическим
последствиям: от смога на улицах городов до
увеличения концентрации углекислого газа в
атмосфере Земли, которое, по мнению некоторых
ученых, может привести к парниковому эффекту
(Слайд 13).
Нефть добывают в основном с помощью бурения
скважин на суше, морях и океанах. Нефть и
сопутствующий газ находятся в пластах под
давлением, поэтому нефть как бы вытесняется
давлением на поверхность. Такой способ добычи
называется фонтанным. (Слайд 14)
Учитель: Зачем же добывают миллионы тонн нефти ежегодно? Что с ней делают потом? Предоставим слова технологу. (Слайд 15)
Технолог: Технолог – это
химик-инженер, разрабатывающий способы
переработки нефти и продуктов из нее.
Основная масса нефти действительно расходуется
в виде топлива, то есть сжигается на ТЭС
(теплоэлектростанциях), и в наши дома подается
тепло и электроэнергия. (Слайд 16) Но как тут не
вспомнить слова Дмитрия Ивановича Менделеева:
«Нефть – не топливо. Топить можно и бумажными
деньгами.» Замена там, где это возможно, горючего,
производимого из нефти, газом, углем или другими
видами топлива – вот один из способов отказаться
от неразумного использования этой драгоценной
жидкости – нефти. (Слайд 17)
(На лабораторные столы подаются коллекции «Нефть и продукты нефтепереработки»)
Учитель: А давайте проверим, у всех ли групп одинаковый цвет нефти? Отчего это зависит? (Ответ: цвет нефти зависит от нефтяного месторождения) Заполним соответствующие графы нашего дневника наблюдений. А у чистого вещества может меняться цвет в зависимости от местонахождения? (Ответ: нет) Какой сделаем вывод? (Ответ: нефть – это смесь веществ)
Технолог:По своему составу нефть – сложная смесь, главной частью которой являются углеводороды – вещества, состоящие из атомов углерода и водорода. (Слайд 18) Нефти, содержащие большое количество парафиновых углеводородов, таких как гексан, добывают в г. Грозном, Средней Азии и Пенсильвании в США. Нефти, богатые циклопарафинами (содержится циклогексан), называют нафтеновыми, например бакинскую нефть. Есть нефти, богатые ароматическими углеводородами: уральские, нефть острова Борнео, румынская нефть – они содержат в частности бензол.
Лабораторный опыт №4 (Слайд 19)
Технолог: Еще в 19 веке встал вопрос: как разделить нефть на компоненты? Вы когда-нибудь видели, как кипит вода в чайнике? А крышку в закипевшем чайнике поднимали? Видели, как образуются на внутренней поверхности крышки капли воды – конденсата? (Слайд 20) Вот также при нагревании кипит нефть, ее пары поднимаются вверх и также конденсируются. На слайде вы видите схему специального оборудования для перегонки нефти. Эта установка состоит из трубчатой печи, где нефть прерывно нагревается, и ректификационной колонны. Ее высота может достигать 40 метров. Только вместо крышки чайника внутри нее находится набор так называемых «тарелок» – перегородок с отверстиями, через которые, постепенно охлаждаясь и конденсируясь, поднимаются пары нефти. На нижней тарелке оседает мазут – из него получают битум для асфальта, смазочные масла, парафин для производства свечей и обувного крема. На средних тарелках собирается керосин, и лишь на самых верхних – бензин.
Историк: Как избавиться от бензина? В
наши дни такой вопрос звучит более чем странно.
Ведь уже несколько поколений химиков
трудятся над тем, чтобы как можно больше
«выжать» бензина из нефти. Верите, что так было не
всегда? (Слайд 21)
До повсеместного распространения двигателей
внутреннего сгорания наиболее важными
продуктами переработки нефти являлись
осветительный керосин и смазочные масла.
Производство же бензина сводилось к минимуму –
его просто некуда было девать. Бензин намного
более летуч, чем керосин, и очень легко
воспламеняется, поэтому использовать его для
освещения нельзя. Лишь в небольших количествах
он применялся для химической чистки тканей.
И долгое время бензин считался вредным и опасным
«отбросом». А производство его поневоле
увеличивалось. Так в России в 1895 году было добыто
более 350 млн. тонн. Куда же девать столько бензина?
Избавлялись от бензина кто как мог. В 19 веке еще
не существовало строгих законов об охране
окружающей среды, поэтому некоторые
промышленники пытались сливать бензин в реки или
моря. Оставалось только одно – сжигать. В одном
только городе Грозном в 1902 году сожгли около 70000
тонн бензина!
Однако вскоре нашелся достойный потребитель
бензина. Что же это за потребитель? (Ответ:
автомобиль) В 1910 году бензин превратился в
наиболее важный продукт переработки нефти.
Учитель: У вас на столах находятся коллекции-схемы, которые наглядно демонстрируют, что можно получить при переработке нефти. Что же еще достанет технолог из нашего волшебного ларца?
Технолог: Знаете ли вы что:
- из нефти можно получить не только топливо, но и растворители: ксилол, формалин и наверняка известный вам ацетон, (показывает жидкость для снятия лака);
- в начале ХХ века из нефти научились получать взрывчатые вещества, например динамит и тротил. Хорошо когда эти опасные материалы используются в мирных целях, например для прокладки туннеля в горном массиве, а не в военных конфликтах или террористических актах;
- взрывчатое вещество, как нитроглицерин, совершенно незаменимо для людей, страдающих сердечными заболеваниями? Из нефти получают и другие лекарственные средства, например жаропонижающие препараты и антибиотики (показывает нитроглицерин и пенициллин);
- мы с вами должны гордиться тем, что именно в нашей стране впервые получили синтетический каучук. Каучук – это ценное сырье для производства резины, резинотехнических изделий и автомобильных покрышек (показывает коллекцию «Каучуки и резины»);
- из нефтепродуктов инженеры-технологи научились получать синтетические волокна и нити, а из них – ткани, которые обладают более высокой прочностью, несминаемостью, износоустойчивостью по сравнению с натуральными тканями (показывает коллекцию «Синтетические волокна»);
- из нефти получают и искусственную кожу (ее называют кожзаменителем), которая по внешнему виду и по качеству похожа на натуральную, но намного меньше стоит. В хирургии используют синтетическую кожу – она заменяет кожу человека, пострадавшего от ожогов (показывает образцы кожзаменителей);
- а еще из нефти получают знакомую вам пластиковую посуду, пластмассовые изделия и игрушки. А также мыло, моющие средства, стиральные порошки другие препараты бытовой химии (показывает образцы пластмасс и моющих средств);
- не удивляйтесь, что здесь изображены пищевые продукты. Именно из нефти получают красители и ароматизаторы, идентичные натуральным. Их добавляют в продукты питания, чтобы усилить их вкусовые качества и придать той же колбасе более аппетитный вид. Почитайте надписи на упаковках, особенно то, что напечатано мелкими буквами. (Показывает упаковку из под маргарина, образцы ароматизаторов и красителей). (Слайды 22-29)
Учитель: Вы поверили в то, что нефть – ценное сырье, из которого можно получить что угодно? Вот поэтому каждый год нефти добывают все больше и больше, хотя ее запасы небезграничны, и транспортируют ее на дальние расстояния. Всегда ли это безопасно? Предоставим слово экологу. (Слайд 30)
Эколог:Разливы нефти могут происходить в тех случаях, когда специалисты делают ошибки в расчетах. Это может вызвать поломку оборудования, например нефтепровода. Иногда причиной могут быть террористические акты или военные действия – так было в 90-е годы во время войны в Ираке. Для транспортировки нефти и нефтепродуктов используются специальные морские суда – танкеры. Но танкер может сесть на мель во время бури или получить пробоину, то есть повреждение корпуса корабля. И из танкера начинает вытекать нефть. Вы скажите, не подумаешь, немного нефти пролилось в океан! Представьте себе олимпийских размеров бассейн. Представили? А теперь представьте 125 таких бассейнов или 179 спортивных школьных залов. Вот сколько нефти может попасть в океан только из одного танкера! Верите? (Слайд 31)
Учитель: Что же будет, если смешать нефть с водой? Узнаем правду?
Лабораторный опыт №5 (Слайд 32)
– Что мы наблюдаем? Сравните плотность воды и
нефти. Какой вывод сделаете?
– А что скажет по этому поводу эколог?
Эколог: Каких морских животных вы знаете? (Слайд 33)
Физкультминутка
– А теперь представьте, что вы дельфин. Чтобы
сделать вдох, вы выныриваете из воды. Встали,
потянулись, сделали глубокий вдох. Посмотрели
налево, направо – нет акул? Еще потянулись,
потрясли «плавниками», вдох, «ныряем на глубину»
– садимся. Выдох.
И вдруг, вынырнув в следующий раз, вы видите на
морской поверхности слой густой, черной жидкости
– это разлив нефти! Нефть попадает вам в
дыхательные пути, перекрывает доступ воздуха. Вы
ныряете на глубину и задыхаетесь! Выжившие
случайно дельфины вновь возвращаются на место
катастрофы, чтобы найти своих сородичей… На
слайде вы видите погибшего кита… Он задохнулся и
выбросился на берег… На этом берегу, залитом
нефтью и устланном телами погибших животных, еще
несколько десятилетий не сможет прорасти ни один
росток… Это мертвая земля… Это экологическая
катастрофа!
Учитель: Как же собрать разлившуюся в океане нефть? Какие способы вы можете предложить?
Варианты ответов:Сжечь, собрать механическим путем. Узнаем, где правда, а где вымысел прямо сейчас.
Лабораторный опыт №6 (Слайд 34)
Учитель:Что наблюдаете? А почему?
Какой вывод сделаете?
Внесем наши экспериментальные данные в карту
наблюдений и выводов.
Теперь попробуем очистить береговую линию от
нефти.
Лабораторный опыт №7 (Слайд 35)
Учитель: Какой вывод сделаете?
Эколог:Проведенные эксперименты позволяют нам прийти к заключению, что главные силы людей должны быть направлены на борьбу с выбросами нефти.
Подведение итогов (Слайд 36)
Историк: Нефть для современной цивилизации – это настоящая кладовая природы, главная «стратегическая жидкость» наших дней, не редко ссорившая и мирившая целые государства. Мы живем в мире, где все зависит от нефти, и мы должны быть благодарны нефтяникам, которые добывают «Черное золото» из недр Земли, и энергетикам, и химикам-технологам, которые превращают «черное золото» во все блага цивилизации, и экологам за то, что они стараются сохранить окружающий мир и уберечь его от неразумных действий человечества.
Технолог:
Ох, нелегок технолога каторжный труд
И без нефти нельзя жить на свете:
Нам нужны керосин, и бензин, и мазут —
Ведь без них далеко не уедешь.
Часто нефть даже золотом черным зовут,
Золотыми нам кажутся руки.
И это правда: руки, которые могут сделать из нефти все – золотые руки! В последнее время люди все чаще и чаще вспоминают о том, что запасы нефти на Земле не так уж велики, и задумываются над необходимостью сократить расход нефти для энергетических целей.
Эколог: Человек должен осознавать, что только от него зависит его жизнь. Будет ли она счастливой, будут ли здоровыми его дети, и будет ли здорова наша планета?
Учитель: Вот мы и узнали всю правду о нефти. Предлагаю поиграть в игру «Правда – неправда»! (Слайд 37) Каждая группа вытягивает по два вопроса:
- Нефть называют черным золотом потому, что ее стоимость равна стоимости золота (Ответ: неправда)
- Нефть – это маслянистая жидкость неизменно глубокого черного цвета (Ответ: неправда)
- Нефть – это очень ценное сырье для получения различных продуктов (Ответ: правда)
- В состав нефти входят различные углеводороды (Ответ: правда)
- В пищевой промышленности всегда используются натуральные красители и ароматизаторы (Ответ: неправда)
- Теплую шубу можно получить в результате переработки нефти, не убивая животных ради их меха (Ответ: правда).
Наши карты наблюдений и выводов теперь полностью заполнены. Проверим друг у друга правильность заполнения (Слайд 38)
Рефлексия (Слайд 39)
Учитель: продолжите фразу: «На сегодняшнем занятии…
- я узнал, что…
- мне понравилось…
- мне запомнилось…
- я не догадывался раньше, что…
- было сложно…
- меня удивило…
– Давайте вместе скажем слова благодарности учащимся 10-ого класса за помощь в проведении этого занятия! Спасибо всем!
Домашнее задание
Найти информацию и подготовить трехминутное сообщение:
- о военных конфликтах, связанных с нефтью
- о новых методах борьбы с последствиями разлива нефти
- о профессиях, связанных с переработкой нефти.
(Каждая группа вытягивает листочек с вариантом домашнего задания)
Литература:
- Родная старина./В.Д. Сиповский/Нижний Новгород, 1993. – 256с.
- Энциклопедия для детей. Том 17:Химия/Глав. ред. В.А. Володин/ М.:Аванта+, 2000. – 640с.