Разработка урока химии в 10 классе по теме 'Нефть'

Предлагаю разработку урока для 10 класса. Продолжительность урока 45 минут. Разработка представлена по технологии развития критического мышления через чтение и письмо.

Сивко Светлана Алексеевна, Удмуртия пос. Балезино, школа №2, учитель химии первой категории

Тема: Нефть. Нефтепродукты.

Цели:

1. Построение знаний о свойствах нефти и нефтепродуктах.

2. Формировать умение систематизировать, анализировать и оценивать информацию.

3. Формирование ценностного отношения к природе.

Учебник: Рудзитис Г. Е. Химия: Орг. химия: учебник для 10-го класса общеобразов. учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. - 12-е изд. М.: Просвещение, 2008. - 192 с.

Оборудование: коллекция «Нефть и нефтепродукты», приложение 1 (количество копий приложения 1 соответствует количеству учащихся в классе), географическая карта топливной промышленности.

Примечание: обязательно в конце урока даем детям список литературы для дополнительной работы.

Стадия Вызова. (7 - 10 мин.)

Учитель: Ребята, давайте представим, что мы оказались на самом большом нефтеперерабатывающем заводе. Скажите, пожалуйста, что вы знаете о нефти?

Учитель фиксирует информацию на доске в виде кластера (Опорная схема). Дети говорят, но пока не пишут.

Все версии учащихся относительно данных категорий информации записываются в кластер. Учитель считает сколько учащихся соглашается с той или иной категорией (со знаком «+»), сколько «против» (со знаком « - »), остались ни «за», ни «против» (со знаком «?»). (Считать нужно для того, чтобы видеть сколько детей действительно активны на уроке.) Дети аргументируют все свои ответы. Таким образом материал проблематизируется.

Стадия Содержания. (15 мин. - 18 мин.)

Учитель выдает каждому ученику напечатанный текст (приложение №1). Все работают на этом этапе самостоятельно. Задание, которое должны выполнить ученики, заключается в следующем: ученик, читая текст, ставит на полях «пометки» («+», «-», «?», «V»). После чтения текста детям предлагается заполнить таблицу (в таблицу пишутся только ключевые слова):

«+»

Узнал(а) новое

«-»

Думал(а) иначе

«?»

Есть вопросы

«V»

Уже знал(а)

Стадия Рефлексии. (15 - 18 мин.)

Дети рассказывают в группе друг другу о своих результатах работы с таблицей (делятся записями).

Учитель просит несколько учеников рассказать о записях в его таблице.

Обязательно обсуждают колонку «вопросы» (возможно, другие ученики в классе знают ответы на вопросы своих товарищей).

Каждый ученик создает новый кластер в исправленном виде, учитывает информацию, полученную при работе с текстом. Новые исправленные кластеры обсуждаются в группах, а затем и в классе (все записывают в тетрадь).

В завершение учитель предлагает учащимся написать синквейн (нерифмованное стихотворение в 5 строчек):

Правила:

1 строчка: Называется тема - 1 существительное

2 строчка: Описание темы - 2 прилагательных

3 строчка: Описание действия - 3 глагола

4 строчка: Фраза из 4 слов, показывающая отношение к теме.

5 строчка: Синоним к названию темы (Желательно с выходом на философский уровень).

Список литературы:

1. Буцкус П. Ф. Книга для чтения по органической химии. Пособие для учащихся. М.: «Просвещение», 1975. - 271 с.

2. Гуллер Ю. Детская энциклопедия: Познавательный журнал для девочек и мальчиков. № 12 - 2002 г. - 26 с.

3. Экология водоемов России: 100 вопросов - 100 ответов. - М.: Школа - Пресс, 1999. - 160 с. (Библиотека журнала «География в школе». Вып. 1) и др.

Приложение 1

Нефть известна давно. Археологи и историки доказали, что наши предки использовали ее уже 7-8 тысяч лет назад! Даже в Библии говорится о "смоляных ключах", бивших в окрестностях Мертвого моря. "Смоляные ключи" - это самотеком поступающая на поверхность земли нефть. А само название этого полезного ископаемого произошло от древне-персидского слова "нафта", что значит "просачивающаяся" на самом деле из особенностей нефти является ее способность проникать в поры и трещины горных пород, просачиваться сквозь них в любых направлениях...

Это может показаться странным, но первой "профессией" нефти была не энергетика, а... медицина и строительство!

Древние египтяне использовали нефть при бальзамировании фараонов. Ее следы найдены во многих мумиях.

То, что нефть применялась в строительстве, известно из истории сооружения знаменитой Вавилонской башни. "Земляную смолу" тогда добавляли в цемент вместо извести.

Очень часто в программе новостей, услышанных по радио или по телевизору, в газетных статьях или книгах вы сталкиваетесь с термином "баррель нефти". "Добыча составила за год столько-то баррелей...", "Цена за один баррель на торгах достигла..."

Что же такое баррель? Нефтяной баррель - это мера жидкости, равная 159 литрам. К нефтяникам баррель пришел из США, где таблица мер и весов отличается от привычной нам - европейской. Коммерческие операции с нефтью за океаном производятся в баррелях. А в Европе, имея в виду масштабы нефтедобычи и цены на "черное золото", чаще всего используют такую меру, как тонна. Но в средствах массовой информации американский баррель получил все права гражданства. Вот только не все знают - много это или мало, а вы теперь знаете!

Про бензин знают все. Даже те, у кого никогда не было собственного автомобиля. Все знают, что без бензина ни один четырехколесный "друг" никуда не поедет. Работают, правда, нынче некоторые автомобили на газе, а некоторые передвигаются с помощью электрического мотора, но это, скорее, исключение, чем правило.

Итак, что же такое бензин? Это жидкое топливо, смесь легких углеводородов; прозрачная жидкость с температурой кипения от 30 до 205 градусов. Его получают при перегонке сырой нефти и последующего крекинга. Качество бензина выражается так называемым "октановым числом", отражающим содержание углеводорода изооктана в топливе. В высококачественный бензин вносят различные дополнительные добавки, повышающие морозостойкость, придающие бактерицидные свойства и т.п.

В нашей стране долгое время использовался бензин, содержащий вредные примеси в виде, например, свинца, из-за которых образовывались ядовитые выхлопные газы, да и двигатель автомобиля тоже страдал. Сегодня наиболее передовые нефтяные компании перешли на производство только высококачественных неэтилированных бензинов. В городах, где машины заправляются таким бензином, воздух стал значительно чище, а ресурс работы двигателя автомобиля - больше. Одним словом, без бензина нынче, как в старой песенке о воде, "ни туды и ни сюды"! А ведь еще сравнительно недавно, лет сто назад, бензин считался вредным и даже опасным отходом производства керосина! Нефтезаводчики даже объявляли специальные конкурсы на лучший способ избавления от "дьявольской примеси". На нефтепромыслах в Грозном в конце XIX века копали специальные колодцы, куда сливали никому не нужный бензин! Даже появление первых автомобилей (а они были с паровым двигателем, с электрическим и даже... на дровах) не исправило репутацию бензина. И только после создания немецкими инженерами Даймлером и Бенцем двигателя внутреннего сгорания для бензина настали хорошие времени: теперь он - друг человека, и, как думается, надолго.

Продуктами перегонки нефти являются бензин, керосин, моторные масла, вазелин, мазут, битум и многое другое.

Раньше битум считался отходом производства, а сегодня - это ценный материал для строительства дорог. Когда битум добавляют в асфальт, то дорожное покрытие выдерживает резкие перепады температур, именно высококачественные битумы используют для строительства автобанов (скоростных шоссе) за рубежом. В нашей стране таких битумов до недавнего времени не было, поэтому было плохо с дорогами. Теперь нефтяные компании начали производство битумов, не уступающих по качеству европейским. И дороги в нашей стране станут лучше.

Кроме того, битумы находят применение в электротехнике, в строительстве, в производстве мягких гидроизолирующих покрытий (например, рубероида), мастики и других материалов.

В прошлом веке в России работало (и получало прибыль) много иностранных промышленников. Среди них была и семья шведских предпринимателей братьев Нобель, которая очень много сделала для развития нефтяного промысла в нашей стране.

На бакинских нефтепромыслах в 1879 году братья создали самое совершенное по тем временем производство: на новые рельсы был поставлен весь процесс - от добычи до транспортировки и переработки нефти. Первое в мире нефтеналивное судно (сейчас их называют танкерами); первые в России железнодорожные цистерны для нефти и первый трубопровод, даже первые металлические хранилища - резервуары для нефти были придуманы братьями Нобель! Между прочим, использовать попутный газ, сжигая его в топках паровых машин, впервые додумались тоже они...

Пророчества о конце "нефтяной эры" звучат столько же, сколько существует сама нефтяная промышленность. Они основываются на том, что запасы нефти когда-нибудь закончатся, и на том, что они якобы "уже истощились". Но каждый раз эти "страшилки" оказываются неверными!

Истощение некоторых старых месторождений, сопровождающееся повышением цен на нефть, только стимулирует геологов, занимающихся поиском новых, богатых нефтью районов. Перед нефтяным кризисом 70-х годов прошлого века промышленные мировые запасы нефти оценивались в 600 миллионов баррелей. Через 15 лет они достигли уже 700 миллиардов, а к концу XX века перевалили за 1 триллион баррелей нефти!

Разумеется, запасы нефти, как и всякого невозобновляемого полезного ископаемого, конечны. Но (даже при постоянно возрастающем потреблении нефти и газа) их хватит, как минимум, до конца только что начавшегося столетия. Причем этот прогноз основан только на запасах уже открытых месторождений, а также оценке перспективных районов. А ведь есть еще территории - в основном это зона морского и океанического шельфа. Крупнейшие нефтяные компании мира уже начали работы на шельфе. Существенную роль в оценке будущего нефтяной промышленности (и вообще потребления нефти) играют экологические организации. Их пессимизм отчасти оправдан тем загрязнением атмосферы, которая происходит при нынешних технологиях добычи и переработки нефтепродуктов, а также случающимися время от времени катастрофами на танкерах и нефтепроводах.

Да и прекращение (или ограничение) потребления нефти как основного энергоносителя невозможно, пока у человечества не появятся новые источники энергии. А их - будем откровенны! - пока нет. Все опыты с использованием термальных (горячих подземных) вод, биотоплива, энергии солнца, ветра и морских приливов пока не дают существенных результатов. Да и атомная энергетика не является такой уж безупречной альтернативой энергетике нефтяной.

Если вы посмотрите на карту современного мира, где кружочками обозначены самые крупные из известных месторождений нефти, то увидите, что этими значками покрыт чуть ли не весь земной шар. Они группируются в отдельные "семейства", сплетаются в целые "венки" из месторождений, обтекая еще не исследованные (или пока "бесперспективные") "белые пятна"...

Сегодня известно более 28 тысяч месторождений "черного золота". Расположены они по всей территории нашей планеты, но по географическому признаку можно выделить несколько крупных нефтегазоносных провинций, соответствующих либо целым континентам, либо их частям. В каждой провинции есть несколько основных "нефтедобытчиков" - государств, владеющих наиболее крупными месторождениями нефти. Какие же провинции можно считать главными?

СЕВЕРОАМЕРИКАНСКИЙ регион: разработка месторождений ведется тремя государствами - Канадой, США и Мексикой с XIX века. Самыми крупными месторождениями здесь считаются: Пембина. Редуотер, Ледюк (Канада), Панхандл-Хьюго, Ист-Техас, Прандхо-Бей (США), а также район Мексиканского залива (эксплуатируется США и Мексикой).

ЮЖНОАМЕРИКАНСКИЙ регион: самая крупная нефтяная "кладовая" - месторождение Боливар-Коустл в Венесуэле. А на острове Тринидад в Карибском море находится самое большое в мире асфальтовое озеро - Ла-Бреа.

ЗАПАДНОЕВРОПЕЙСКИЙ регион: один из старейших. К числу крупнейших стран-нефтедобытчиков относится Румыния. Но большая часть нефти добывается в акватории Северного моря. Здесь открыты более 70 месторождений углеводородного сырья. Крупнейшее среди них - гигант Экофиск (Норвегия).

БЛИЖНИЙ И СРЕДНИЙ ВОСТОК: самый богатый нефтеносный регион планеты. Здесь находится почти половина всех мировых запасов нефти! Большая их часть находится в 63 гигантских месторождениях, из них 23 - настоящие "супергиганты", в каждом более миллиарда тонн "черного золота". Самые богатые нефтью страны в этом регионе: Саудовская Аравия, Объединенные Арабские эмираты, Ирак, Иран, Кувейт...

АФРИКАНСКИЙ регион: почти все крупные месторождения нефти и газа находятся на севере и юго-западе континента. Самый богатый нефтяной "шейх" - Нигерия, которая владеет почти третью африканских запасов нефти.

ЮЖНАЯ И ЮГО-ВОСТОЧНАЯ АЗИЯ: нефтедобыча только начинается. Есть, правда, и уже вовсю разрабатываемые крупные месторождения. Например, Дацин в Китае или Минас в Индонезии.

Есть месторождения нефти и в АВСТРАЛИИ и ОКЕАНИИ.

РОССИЙСКИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ: в начале прошлого столетия "настоящей" нефтяной провинцией считался Каспий, нефтепромыслы в районе Баку. Потом, в середине XX века, геологами были разведаны запасы нефти между Волгой и Уралом, получившие название "Второе Баку". Сегодня его запасы истощились, но нефть из этого региона пока исправно работает на промышленность России.

А потом нефтяники пошли дальше на север в поисках новых месторождений и залежей "черного золота". И в заголовках газет замелькали новые названия - Уренгой, Тюмень, Ямал... Сегодня к этим городам прибавились другие северные названия - Сургут, Нижневартовск, Нефтеюганск.

Эти суровые северные места сегодня обеспечивают большую часть потребностей нашей страны в нефти, хотя дается эта северная нефть непросто. На многих буровых люди не живут постоянно, а прилетают на неделю или месяц, а потом отправляются по домам отдыхать - работают так называемым "вахтовым методом". Отдохнут - и снова на буровую. Нефть -"дама" серьезная, она требует верности и преданности от тех, кто имеет с ней дело.

Сегодня в мире существует множество "великих нефтяных путей", по которым "черное золото" (или продукты его переработки) попадает за многие тысячи километров от места своего рождения и добычи.

Нужно иметь в виду, что нефть - довольно опасный путешественник. На солнцепеке сосуд с нефтью нагревается, что может привести к взрыву. На морозе нефть застывает. А малейшая искра может ее воспламенить, и тогда бед не оберешься!..

Нефть морем начали перевозить давно, но использовали под емкости обычные бочки. А в 1878 году появился первый "настоящий" танкер - судно "Зороастр", курсировавшее по Волге и Каспийскому морю. Так с тех пор нефтеналивные суда и бороздят.

Первым океанским танкером считается немецкое судно Тлюкауф" вместимостью три тысячи тонн нефти, а к середине XX столетия начался настоящий танкерный бум.

Но самые главные "нефтяные дороги" сегодня пролегают по суше и по дну водоемов. Это трубопроводы. Длина первого в мире нефтепровода составляла всего 6 км. Он был построен в США в 1865 году фирмой "Стандарт ойл", не желавшей зависеть от железнодорожных магнатов. А первый магистральный нефтепровод на территории Российской империи был сооружен в 1897-1907 годах между Баку и Батуми. С той поры этот вид транспортировки нефти стал для нашей страны основным.

В советские времена до 80% добываемой нефти перекачивалось именно по трубопроводам. До сих пор крупнейшим в мире трубопроводом остается построенный в 1964-1981 годах нефтепровод "Дружба", длина которого превышает 5300 километров.

Нефтепроводы тянутся через границы, поднимаясь в горы, спускаясь в речные долины, пересекая водные преграды... Это совсем не дешевое удовольствие. Нужно не только построить многокилометровую "нитку" трубопровода, но и постоянно следить за ее состоянием, вкладывать деньги в ремонт и обслуживание.

Экономическая мощь нашей страны основана в том числе и на сильной нефтяной промышленности. Благодаря этому наша страна пользуется уважением в мире, к ней прислушиваются, с ней стараются строить мирные, взаимовыгодные отношения.

Ежегодно в Мировой океан по тем или иным причинам попадает от 2 до 10 миллионов тонн нефти! Целое нефтяное месторождение! А одна тонна нефти, попавшая в море, загрязняет 12 квадратных километров его поверхности. Да что там тонна: всего один литр "черного золота" лишает кислорода, так нужного подводным обитателям, почти 40 тысяч литров морской воды! Гибнут икринки рыб, сами рыбы, моллюски, планктон, перестают развиваться плантации водорослей, без которых океаны жить не могут...

Как же нефть попадает в море? Прежде всего в результате аварий танкеров, перевозящих нефть, и морских платформ, с которых ведутся разведочные и эксплуатационные буровые работы. Множество нефтяных отходов приносят в океан реки, которые из-за нашего с вами безответственного отношения к природе стали настоящими сточными канавами. Свою лепту в загрязнение Мирового океана вносят и заводы, и крупные города, и автомобилисты, и моряки, сбрасывающие прямо за борт балластные и очистные воды...

Самыми грязными считаются воды Атлантического океана, Средиземного моря и некоторые участки их береговой линии. Каждая катастрофа нефтяного танкера становится настоящим экологическим бедствием для соседних с местом аварии стран.

Первой такой аварией, заставившей людей задуматься обо всем этом по-настоящему, была катастрофа супертанкера "Торри Каньон" в 1967 году, когда в море вылилось 120 тысяч тонн нефти. Огромное нефтяное пятно привело к гибели сотен тысяч морских обитателей и около 50 тысяч водоплавающих птиц - почти 90% всех птиц, обитавших в этих местах побережья. Такие катастрофы случаются у берегов разных стран и морей по нескольку раз в год...

Впрочем, несмотря на огромные масштабы бедствий, связанных с каждой катастрофой нефтеналивного судна, гораздо больше виноваты в загрязнении океанов другие причины. Например, в три раза больше нефти (чем при авариях) попадает в воду нефти при промывке опорожненных цистерн танкеров и сбросе этой воды прямо за борт. В четыре раза больше всех известных аварий "подарили" морским водам отбросы нефтехимических заводов и аварии буровых скважин...

Если знать, как и когда образовалось месторождение, то можно с большой степенью достоверности предсказать, где, при каких геологических условиях можно найти такое же.

Вот и споры о происхождении нефти не прекращаются уже больше ста лет. Первым, кто высказал научную гипотезу происхождения нефти и газа, был великий Михаил Васильевич Ломоносов. В середине XVIII столетия в трактате "О слоях земных" он писал: "Выгоняется подземным жаром и приуготовляющихся каменных углей оная бурая и черная маслянистая материя... и се есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй, каковы суть каменное масло, нефть... и сим подобное, которые хотя чистотой разнятся, однако из одного начала происходят..." Эта гипотеза является первой в целой цепочке теорий органического происхождения нефти и газа.

Спор велся лишь по поводу того, из чего образовалась нефть: из остатков древних растений либо древних животных или из остатков и тех, и других? Сторонники органической гипотезы проводили опыты и получали масла и другие составляющие нефти. Первыми это сделали в 1888 году немцы Г. Гефер и К. Энглер (перегнавшие при температуре 400 градусов сельдевой жир), а в 1919 году академик Н.Д. Зелинский, использовавший как исходный материал сапропель (придонные органические остатки преимущественно растительного происхождения).

Позиции "органиков" казались незыблемыми, но на них в 1876 году покусился знаменитый химик Д.И. Менделеев, изложивший свою гипотезу неорганического (минерального) происхождения нефти. А ровно за 10 лет до этого такое же предположение высказал французский химик М. Бартело...

Вот с тех пор и идут нескончаемые споры между сторонниками органической и неорганической гипотез. Делаются расчеты; выводятся формулы; приводятся многочисленные примеры... В результате большинство специалистов-нефтяников сегодня разделяют точку зрения "органиков", подтвержденную и вековой практикой поисков нефти и газа. А практика, как мы с вами знаем, лучшая проверка для любой теории!

Так как же образовалась нефть? Ведущую роль в образовании нефти играют микроорганизмы - планктон, который на 90% состоит из микроскопических водорослей. Отмирая, микроорганизмы опускаются на дно, увеличивая тем самым количество органических веществ в донных осадках. Этот процесс наиболее интенсивно идет не в самых глубоких частях Мирового океана (на больших глубинах органические остатки, опускаясь на дно, успевают частично раствориться в морской воде), а на относительном мелководье.

Пласты древних осадков, вследствие общего прогибания земной коры, опускаются в глубины, перекрываются новыми пластами осадков. А с глубиной увеличиваются температура и давление; органические соединения преобразуются в углеводороды, в нефть. Наиболее активно этот процесс идет на глубине 2-3 километров при температуре 100 (и чуть больше) градусов. Это "созревание нефти".

А потом нефть убегает из материнских горных пород по многочисленным капиллярам и трещинкам, попадает в "ловушки", задерживается "экранами" и - возникают те самые месторождения, которые так нужны человечеству.

Каждый скажет, что нефть и газ - самое широкораспространенное топливо. Продукты переработки нефти сжигаются в промышленных топках и двигателях автомобилей, помогая получать электричество, тепло, а также осуществлять перевозки людей и грузов. Но то, что ныне более 90% всей добываемой нефти исчезает в огне топок и в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, совсем не радует. Уже сто с лишним лет на разные лады пересказывают знаменитую фразу Д.И. Менделеева о том, что сжигать нефть - все равно что топить печь ассигнациями! Но... все равно топят!

Нефть - великолепный (во многом уникальный) продукт для получения искусственных (синтетических) материалов. Из нефти вырабатывают синтетический каучук - ценнейший продукт, применяемый в автомобильной промышленности (из него делают две трети всей резины, необходимой для того, чтобы "обуть" все автомобили в мире!).

Из нефти делают и многие виды пластмасс, применяемых в промышленности и в быту. Без пластика не может обойтись ни одно современное производство: не построить дом, не собрать железнодорожный вагон и автомобиль, не уложить городской трубопровод, не вырастить урожай тепличных овощей... Спрос на пластмассу растет в мире примерно на 5-6% в год! А для ее производства нужно все больше исходного сырья, в основном нефти. Можно ли представить нашу жизнь без таких синтетических материалов, как полиэтилен, капрон, нейлон, лавсан и др., получаемых из продуктов переработки нефти и углеводородного газа?

Из нефти и газа кроме вышеперечисленного делают множество разных вещей. Различные моющие средства; спирты; гербициды и удобрения для нужд сельского хозяйства; взрывчатые вещества; медицинские препараты (прав был Гиппократ, считавший нефть незаменимым лекарством!); ароматические вещества для парфюмерной промышленности и даже - продукты питания!