Интегрированный урок (химия, география), 10 класс "Мировая топливная промышленность.Природные источники углеводородов: нефть"
методическая разработка по химии (10 класс) по теме

Тема урока:                    «Мировая топливная промышленность.

Природные источники углеводородов. Нефть»

ХОД УРОКА

I Организационный момент.

II Изучение нового материала.

Урок начинается с постановки вопроса-определения темы урока: 

Историки писали: «У греков есть огонь, подобный небесной молнии. Они направляли его на врага и сжигали дотла» .

Римляне называли её -  каменное масло и использовали в военных  целях.

Славяне называли это вещество ропанкой, греки –петролеумом. (смысл один-горное масло)
Считается, что современное название родилось от арабского "нафта" - вытекать.

О чём говорят эти высказывания?  (о нефти)

Сегодня на уроке речь пойдет об этом веществе

В настоящее время это вещество часто называют "черным золотом" или  «кровью эемли». Почему? Сегодня на уроке вам предстоит разобраться и ответить на этот вопрос.

Тема нашего урока:  «Мировая топливная промышленность.   Природные источники УВ: нефть»

1. Исторические сведения о происхождении нефти

Нефть  известна человеку с глубокой древности. Ее добывали   6-7 тыс. лет до н. э. Использовалась она для освещения жилищ, для приготовления строительных растворов, в качестве лекарств и мазей, при бальзамировании. Нефть в древнем мире была грозным оружием,  являлась составной частью зажигательного средства, вошедшего в историю под названием “греческого огня”. В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц.

В начале 19 в.  в России путем перегонки был получен керосин. Тогда же в связи с ростом промышленности и использования паровых машин стал возрастать спрос на нефть как источник смазочных масел.

Внедрение бурения скважин в 60 г ХХ столетия считается началом зарождения нефтяной промышленности.

На рубеже 19-20 вв были изобретены бензиновый и дизельный двигатели. Это привело к бурному развитию добычи нефти и ее переработке.

Что же представляет собой нефть?

Залегает нефть в недрах земли на различной глубине,  где заполняет пространство между    породами. Залежи сырой нефти образовались 100-200 млн. лет назад в толще Земли.
          Происхождение нефти одна из сокровенных тайн природы. Существуют разные гипотезы происхождения нефти. Прослушайте сообщение одноклассника и:

• Назовите гипотезы происхождения нефти.

2. Состав нефти.

Проблемный вопрос: Можно ли состав нефти выразить химической формулой?
Задание: изучить состав нефти различных месторождений на основе анализа таблицы (слайд):

Выводы:

1) состав нефти непостоянен и зависит от месторождения ;

2) значительная часть состоит из смеси алканов от С5 до С18 с нормальным и разветвленным скелетом, циклоалканов и аренов.

3) состав нефти нельзя выразить одной ХФ.

3. Изучение физических свойств нефти (лабораторный опыт)

    Задание: оцените физические свойства нефти и заполните рабочий листок.

Правила техники безопасности.

            Вывод по л.о.:

• Нефть – это маслянистая жидкость, легче воды и не растворяющаяся в ней, темно-бурого цвета, растекается по поверхности воды тончайшей пленкой, чрезвычайно опасной для водной флоры и фауны, горит сильно коптящим пламенем, которое трудно потушить. 

1литр нефти растекается на поверхности воды в пятно, площадью 100 м2

• Нефть –   это “сгусток энергии”. С помощью лишь 1мл  её можно нагреть на один градус целое ведро воды, а для того чтобы вскипятить это ведро, нужно менее половины стакана нефти. По концентрации энергии в единице объёма нефть занимает первое место среди природных веществ. Даже радиоактивные руды не могут конкурировать с ней в этом отношении, так как содержание в них радиоактивных веществ настолько малы, что для извлечения 1мг. ядерного топлива надо переработать тонны горных пород.

На сегодняшний день благосостояние государства оценивается запасами нефти.
«КТО ВЛАДЕЕТ НЕФТЬЮ, БУДЕТ ВЛАДЕТЬ МИРОМ»- сказал фр. дипломат Анри Беранже.

Добыча и потребление нефти - важный показатель промышленного развития государств; организация ее переработки отражает уровень химической науки и технологии.

Далее предстоит работа в группах (историки, географы, физики-технологи, химики, экологи).

Каждая группа получает задание и вопрос, ответ на который нужно найти в предложенной информационной карте, а затем предоставить вниманию всего класса.

На работу групп отводится 5 минут.

3. Районы добычи нефти нефти и пути ее транспортировки (группа «географы»):

I. Страны, обладающие крупнейшими запасами нефти:

1. Саудовская Аравия, 2.  Россия,  3. Ирак,  4. Кувейт,  5. ОАЭ

II. Страны- лидеры по добыче нефти:

1.  Россия, 2.  Саудовская Аравия, 3. США,  4. Иран,  5 Китай

III. Основные грузопотоки нефти:

Район экспорта                                               Район импорта

1. Страны Персидского залива                      1.  США, Европа, Япония                                              

2.  Северная и Западная Африка                   2. Европа, США                                                

3.Латинская Америка                                     3. США      

4. Россия                                                          4. Европа                          

Выводы: Районы добычи и основного потребления нефти часто не совпадают.

Нефть наиболее универсальное топливо, высококалорийное. Её добыча отличается относительной простотой и дешевизной, ведь при добыче нефти нет необходимости опускать под землю людей. Транспортировка нефти по трубопроводам не представляет большой проблемы. Главный недостаток этого вида топлива – невысокая ресурсообеспеченность (около 50 лет). Общегеологические запасы равны 500 млрд. тонн, в том числе разведанные 140 млрд. тонн.

В 2007 году российские учёные доказали мировому сообществу, что подводные хребты Ломоносова и Менделеева, которые находятся в Северном Ледовитом океане являются шельфовой зоной материка, а следовательно принадлежат Российской Федерации

Освоение Арктики сегодня выходит на новый уровень, возрастает интерес государства и международного сообщества к северным регионам. 29-30 марта этого года в Архангельске состоялся 4 по счету Международный арктический форум "Арктика - территория диалога", ключевая тема которого «Человек в Арктике». Форум собрал на своей площадке более 2400 участников,   числе  представителей из России и 31 страны мира.

Почему же Арктика привлекает столь пристальное внимание мирового сообщества?

"В наши дни значение Арктики многократно возрастает. Она становится местом самого пристального внимания стран и народов и как регион, от самочувствия которого во многом зависит климат планеты, и как сокровищница уникальной природы, и, конечно, как территория с колоссальными экономическими возможностями, с огромным экономическим потенциалом", - отметил в своей приветственной речи   российский президент.

Отчасти это связано с запасами … , в том числе и нефти…

         В сыром виде нефть   нигде не используется, а находят применение продукты нефтепереработки . Перед использованием нефть подвергают переработке.

                                                            Переработка нефти

Первичная (физический процесс)                                          Вторичная (химический процесс)

4. Первичная переработка нефти- группа физиков-технологов

5. Вторичная переработка нефти – группа химиков

6. Октановое число бензинов. 

Заезжая на бензозаправку мы видим колонки с надписями марок бензина : А-80, А-92, А-95

Что означают эти записи?  ( В процессе выступления весь класс заполняет таблицы в рабочем листе.)

 Что означают маркировки бензинов А-80, А-92, А-95? ( из группы химиков)

Буква «А» - автомобильный бензин. Цифра – «октановое число», т.е. детонационная устойчивость – это основная характеристика бензина, устойчивость бензина к сжатию в цилиндре внутреннего сгорания. Низкая устойчивость – преждевременное воспламенение паров бензина, даже со взрывом. Поэтому наблюдаются такие явления в двигателе: резкий стук в цилиндре, затем резкий хлопок, похожий на взрыв.

Бензин должен обладать достаточно высокой детонационной стойкостью, которая зависит от строения молекул углеводородов, входящих в его состав. Наименьшей стойкостью к детонации обладают предельные углеводороды неразветвленного строения. Предельные углеводороды с разветвленной цепью, а также непредельные и ароматические более устойчивы к детонации.

Для характеристики детонационной стойкости выработана октановая шкала
(это эталон, а не реальный состав бензина).

Октановое число СН3-СН2-СН2- СН2-СН2- СН2-СН3    принимают за   – 0% (min).

                                           н-гептана    

Октановое число                                                              - за 100%( мах)

                                 изооктана ( 2,2,4-триметилпентана)  

Для определения октанового числа бензин сравнивают с эталонными смесями, состоящими из гептана и изооктана.

Например: бензин марки А-95 устойчив к детонации так же, как смесь состава
                  95%изооктана +5% н-гептана.

- Можно ли опытным путем определить качество бензина?

Да, можно. Для этого необходимо иметь воду, йодную настойку, бензин.

• Проведем демонстрационный опыт.

Нальем в пробирку немного воды около 0,5мл, затем йодной настойки и прилить бензин, встряхнуть. Наблюдаем за окраской. Если окраска исчезнет, то перед вами крекинг-бензин низкой марки, содержащий непредельные углеводороды (А-80).

Если йод окрасил верхний слой, то перед вами бензин, не содержащий непредельные углеводороды (А-92)

Этот опыт можно провести и с раствором КМnО4 вместо йодной настойки.

Об экономической мощи страны судят по количеству добываемой и особенно потребляемой нефти.
И не только потому, что нефть это топливо.

Нефть – это не только основа топливно-энергетического комплекса любого государства.Еще Д.И.Менделеев говорил, что… “сжигать нефть – это то же, что топить печь ассигнациями”.

В каждой капле нефти содержится более 900 различных химических соединений, более половины химических элементов Периодической системы. Это действительно чудо природы, основа нефтехимической промышленности.

90% всей добываемой нефти используется в качестве топлива.

Несмотря на “свои 10%”, нефтехимический синтез обеспечивает получение многих тысяч органических соединений ( , которые удовлетворяют насущные потребности современного общества,

Недаром люди уважительно называют нефть “чёрным золотом”, “кровью Земли”.

7.  Влияние нефтяной промышленности на окружающую среду

При всё возрастающих масштабах добычи и переработки нефти большое значение приобретает охрана окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами. Причины загрязнения могут быть различными – утечка нефти при перевозке различными видами транспорта, поступление нефтепродуктов со сточными водами предприятий в водоемы и т.д. Растекаясь тонким слоем по поверхности воды, нефтепродукты нарушают ее газообмен с атмосферой, лишая растительные и животные организмы акватории нормальных условий жизнедеятельности.

Ежегодно в океан попадают более 10 млн. тонн нефти. Поверхность Мирового океана загрязняется танкерами, имеет место утечка нефти при подводном бурении.

       Еще более опасно загрязнение воздушного бассейна вредными продуктами сгорания нефтепродуктов на промышленных энергоустановках, тепловых электростанциях, автомобильном транспорте. Сернистые и азотосодержащие вещества, имеющиеся в нефтепродуктах, при сгорании образуют оксиды серы и азота, которые вызывают коррозию аппаратуры, а поступая в атмосферу и распространяясь с воздушными потоками, губительно действуют на все живое.

Задание группе экологов

Изучите предложенный текст,  карту атласа «Мировые экологические проблемы» стр.26 и приведите конкретные примеры последствий нефтяного загрязнения. Результаты исследования запишите в таблицу.

Вывод: Последствия добычи и переработки нефти негативно сказываются на экологической обстановке в мире. Поэтому необходимо принимать для решения этой проблем

• Наиболее часто применяемые способы борьбы с пролитой нефтью:

1. Самоликвидация.
2. Химическое рассеивание.
3. Метод осаждения.
4. Поглощение
5. Ограждение.

Существуют бактерии, способные использовать компоненты нефти в качестве пищи, преобразуя ее в безвредные продукты своей жизнедеятельности. Использование культур этих бактерий наиболее экологически безопасный и перспективный путь борьбы с загрязнениями окружающей среды нефтью в процессе ее добычи, транспортировки и переработке.

Проведем имитационный опыт по  устранению  загрязнения водоема пролитой нефтью.

1. В чашку Петри, наполненную  водой   с  каплей нефти,  поместите  измельченную корковую пробку или древесные опилки.   Что происходит с   корковой крошкой (опилками)  и  за счет чего?
2. Аккуратно соберите пропитанный  нефтью материал. Происходит ли очищение воды от нефтяного загрязнения?

ВЫВОД:  материалы, обладающие ________________ адсорбционными свойствами, такие как            
                ________________________ можно (или неэффективно) использовать для устранения
                нефтяных загрязнений

Подводим итоги:

8. Выводы:

1. Нефть –это сложная смесь УВ, состав которой зависит от ___________________________________
2. Нефть – это «сгусток энергии», т.к._______________________________________________________
3. Нефть – основа _______________________________________________________________________
4. Нефть - это «черное золото», т.к.________________________________________________________

9. Домашнее задание (применение знаний, умений и навыков):

                                                        Na           t°,Pt       CH3Cl,AlCl3         KMnO4,H2SO4,t∘                 NaOH

    н- гексан→пропан →1-бромпропан  →  X1  → X2       →      X3    →     C6H5COOH  →   бензоат
                            ↓                                                                                                                            натрия

                        пропен                                                                                                         (пищевая добавка)

                             ↓

                 полипропилен

                  ( пластмасса)

«Кто владеет нефтью, тот владеет миром, потому что благодаря мазуту он будет господствовать на море, благодаря авиационному топливу- в воздухе, благодаря автомобильному бензину –на суше, он будет править и в экономическом отношении, обладая фантастическим богатством, которое извлечет из нефти- веществами, которые гораздо ценнее, чем само золото». А.Беранже.