Разработка урока химии в 11 классе по теме 'Природные источники углеводородов. Нефть и продукты её переработки»'

Тема: « Природные источники углеводородов. Нефть и продукты её переработки»

Тип урока: изучение нового материала
Форма проведения урока: деловая игра
Участники: ученики 11 класса
Цель: Образовательная: изучить понятие природные источники углеводородов; познакомить с составом, свойствами, способами переработки нефти; раскрыть сущность перегонки, термического и каталитического крекинга, риформинга; показать значение продуктов нефтепереработки ;ознакомить со способами охраны природы от загрязнений нефти и продуктов её переработки, ознакомить с основными направлениями развития нефтеперерабатывающей промышленности в нашей стране.

Развивающая:способствовать формированию, умений, навыков работы с источниками информации (учебником, дополнительной литературой, Интернетом, периодической печатью); продолжить формирование исследовательских навыков у учащихсяприменению приёмов обобщения, анализа, сравнения.

Воспитательная: привитие чувства коллективизма, умения работать в группе;воспитания чувства патриотизма, любви к своей Родине, ответственности за будущее своей странывоспитывать бережное отношение к окружающей среде
Планируемый результат обучения, в том числе и формирование УУД

Предметные результаты:

объяснять: природные источники углеводородов, сущность процессов переработки нефти, значение нефти и продуктов её переработки для экономики страны

определять: смеси, способы разделения смесей, физические и химические процессы;

уметь: составлять уравнения реакций, характеризующие процессы термического , каталитического крекинга и риформинга.

Логические выявлять причинно-следственные связи; определять критерии для сравнения фактов, явлений;

Регулятивные Ставить учебную задачу под руководством учителя; планировать свою деятельность под руководством учителя

Коммуникативные выслушивать и объективно оценивать другого; уметь вести диалог, вырабатывая общее решение.

Оборудование: компьютер с выходом в Интернет ;мультимедийный проектор; экран; географические карты полезных ископаемых России и Краснодарского края; таблица «Переработка нефти»; коллекция «Нефть и продукты её переработки»; образцы нефти из различных месторождений электронный учебник «Органическая химия», презентации, наглядные пособия, подготовленные учащимися.

Ход урока

Этапы урока, время

Содержание

Деятельность обучающихся

1.Организационный момент.

( 1)

Доброе утро, ребята!

Прозвенел уже звонок, начинается урок.

Если хочешь много знать,

Приложи старание

Эмоциональный настрой на урок

II этап. Вступительное слово учителя

1 минута

Процесс современного производства обеспечивается чёткой, слаженной работой людей. Сегодня проводиться урок - деловая игра по теме: « Природные источники углеводородов: нефть и продукты её переработки». В работе производственного совещания принимают участие: директор нефтеперерабатывающего завода, Генеральный директор «Роснефть», историк, эколог, геолог, сотрудники технологического отдела, сотрудники топливно- энергетического отдела, сотрудники отдела потребления и органического синтеза, сотрудник биохимической лаборатории журналист, экономист. Озвучиваются цели урока. По ходу урока в тетрадях учащихся делаются краткие записи. Первое слово предоставляется учащемуся-историку.

Записывают тему урока в тетради

II этап.

Изучение нового материала

Выступление учащегося в роли историка (3мин.) Я расскажу Вам о развитии нефтяной индустрии, которая прошла большой путь.

В 1833 году впервые опыты по перегонке нефти осуществил американец Силлиман.В 1849 году Кайер, житель Питсбурга, владелец соляных источников обнаружил вместо солевого раствора струю чистой нефти. Он решил обратить несчастье в удачу и стал употреблять её в качестве смазочного материала и в лечебных целях. Большого дохода от этого он не получил, тогда он решил перерабатывать нефть и построил перегонный куб и впервые получил керосин, который стали использовать в керосиновых лампах, как источник света.

В 1859 году американец Дрейк впервые пробурил скважину на глубине 20 метров, которая давала 1500 литров нефти в сутки. В Америке началась нефтяная лихорадка.

В 1823 году братья Дубинины на Северном Кавказе в г. Моздоке установили нефтеперегонную установку. Они стали вывозить фотоген (керосин) многими тысячами пудов из Моздока внутрь России. Завод Дубининых был очень прост.

Повышенный спрос на керосин привел к созданию первой в России промышленной установки по переработке нефти в 1845 году на Ухтинском нефтяном промысле.

На Кубани первая нефтяная скважина пробурена в Крымском районе в долине реки Кудако. С 1911 года начали добывать нефть в районе г. Майкопа. С 1956 года на территории Славянского района Краснодарского края начинается промышленная добыча нефти и газа.

Выступление ученика в роли геолога (2 мин) Недра нашей земли богаты нефтью. Россия находиться на первом месте по запасам нефти и на втором месте по её добыче. Нефтяные месторождения находятся: (слайд № 1, географическая карта )

• вдоль Кавказского хребта ; Апшеронском полуострове; Северном Кавказе; Западной Украине; между Волгой и Уралом; вдоль Уральских гор ; Западная Сибирь (около 4 млрд. тонн нефти).

В Краснодарском крае четыре основных месторождения нефти: Хадыженское, Троицко - Анастасиевское, Абинское, Черноморское и наиболее перспективное Сладковско- Морозовское месторождение . геологи ведут поиск и на других площадях Кубани (в Крымском и Славянском районе)(слайд № 2)

В настоящее время развивается добыча нефти в Мировом океане. Первая «морская» скважина была пробурена в 1896 году в Калифорнии (США) и в1932 году в СССР на Апшеронском полуострове. С 1970-х годов уже 21 страна мира, включая нашу, добывала нефть со дна морей и океанов. Мировой океан отдал людям 630 млн. тонн нефти. В настоящее время добывается около 3 млрд. тонн нефти в год.

Выступает учащийся в роли сотрудника отдела снабжения. (3 мин)

Нефть представляет собой смесь 150 углеводородов с примесями других веществ. В зависимости от месторождений нефть имеет различный состав. В составе нефти выделяют три вида углеводородов: алканы (нормального строения), циклоалканы (нафтены) и ароматические углеводороды . Это хорошо видно из таблицы. (слайд № 3)

Месторождения нефти

Содержание УВ ( в %)

Парафины

Нафтены

Ароматические

Троицкая

41

47

12

Грозненская

37

38

24

Бакинская

17

73

9

Доссорская (Урал)

35

30

31

Шимбайская

41

32

27

Итак, мы видим, что:

• Бакинская нефть богата циклоалканами (до 90 %)

• Грозненская нефть богата предельными углеводородами

• Уральская нефть ароматическими углеводородами.

Кроме углеводородов в нефти содержатся и другие органические соединения.

Демонстрирует образцы нефти . (на столах учащихся пробирки с образцами нефти , подписанные)

Нефть - маслянистая жидкость от жёлтого до чёрного цвета, с характерным запахом, намного легче воды, практически не растворима в ней. У неё нет определённой температуры кипения. Плотность нефти может быть от 0,65-0,70 г/см³ - это лёгкая нефть, и от 0,98 до 1,05 г/см³- это тяжёлая нефть. Начало кипени нефти обычно выше 280 ⁰С, температура застывания колеблется от + 300 до - 600 ⁰ С и зависит от содержания в ней парафина. Теплоёмкость нефти 1,7-2,1 кДж/кг; теплота сгорания 43,7-46,2 мДж/кг. (слайд № 4)

Нефть, добываемую из земных недр, называют сырой. В сыром виде нефть не применяют, её подвергают переработке.

Вопросы для учащихся : 1. Какая формула у нефти?

2. Нефть -это однородная или неоднородная смесь?

3. Как можно разделить эту смесь?

Выступление учащегося в роли сотрудника технологического отдела. (3 мин.) В лаборатории основными принципами перегонки нефти на фракции являются:

• Нагревание нефти до температуры кипения;

• Фракционная отгонка компонентов;

• Их конденсация

• Сбор фракций в приёмники

Первичная переработка нефти заключается в перегонке нефти. Перегонка (ректификация)- процесс разделения смесей на отдельные фракции на основании различия их температур кипения. Перегонку нефти проводят на нефтеперерабатывающих заводах, (используется фрагмент из электронного учебника «Органическая химия», перегонка нефти + таблица).

Директор завода: Чем лабораторный способ перегонки нефти отличается от промышленного?

1-й сотрудник технологического отдела: В лабораторной установке нарушен принцип непрерывности процесса перегонки нефти, это приводит к снижению производительности труда, потерям тепла. В промышленности этот принцип соблюдается, причём конструкция ректификационной колоны такова, что обеспечивает одновременное испарение и конденсацию всех фракций перегонки нефти

2-й сотрудник технологического отдела. (6 мин) Продуктами первичной переработки нефти

яляются: Бензиновая фракция, лигроиновая фракция, Керосиновая фракция, газойлевая фракция, газовая фракция , мазут.

Используется фрагмент электронного учебника «Органическая химия», перегонка нефти, демонстрируется коллекция «Нефть и продукты её перерабоки»

Газовая фракция ( t _кип = 40⁰ С) содержит алканы от СН₄ до С₄Н₁₀.

Бензиновая фракция (t _кип = 40- 200 ⁰ С) содержит углеводороды С₅Н₁₂ - С₁₁Н₂₄.

Лигроиновая фракция (t _кип = 150- 250 ⁰ С) содержит углеводороды С₈Н₁₈ - С₁₄Н₃₀

Керосиновая фракция (t _кип = 180- 300 ⁰ С) включает углеводороды состава С₁₂Н₂₆ - С₁₈Н_38.

Газойлевая фракция (t _кип = 270-350 ⁰ С) содержит углеводороды С₁₃Н₂₈ - С₁₅Н₃₂

При перегонке нефти получают 10-15 % бензина и до 75 % мазута от массы взятой нефти.

Причём качество этого бензина низкое.

Остаток после перегонки -это мазут.

Экономист.(2 мин) Ребята посчитайте, сколько бензина и мазута можно получить, если перегнать 1 тонну нефти? (1 т-------100 %, х ------15% , х= 0,15 т бензина и 0,75 тонн мазута) Стоимость 1л бензина на заправках нашего города составляет 33 рублей, а стоимость мазута 10 рублей. Какая экономическая выгода?

Директор завода: Одним из основных научных принципов производства является технологии безотходного производства и комплексного использования нефтяного сырья и продуктов его переработки. Как можно добиться этого?

3-й сотрудник технологического отдела. (4 мин) Так как при первичной переработки нефти получаем только 10-15 % бензина о массы взятой нефти, а мазута до 75% , то возникает потребность во вторичной переработке нефти. Исходным сырьём для вторичной переработки являются мазут, керосин и газойль. Мазут подвергают вакуумной перегонке, после которой получают высокипящую углеводородную фракцию и остаток асфальт. Основным способом переработки высокипящей углеводородной фракции является крекинг.

Учащийся. Изучая алканы, мы с Вами встречались с крекингом предельных УВ.Дайте определение этому процессу

Изобрёл крекинг русский инженер В.Г.Шухов в 1891 году. Различают термический и каталитический крекинг.

При каталитическом крекинге идут не только реакции расщепления, но и изомеризации углеводородов.

С₁₆Н₃₄-→ С₈Н₁₈ + С₈Н₁₆

СН₃- (СН₂)₄- СН₃→ СН₃-СН-СН₂- СН₂-СН₃

СН₃

Каталитическим крекингом получают бензин с большей детонационной стойкость, и выход составляет от 65- 75%.

4-й сотрудник технологического отдела.(3 мин) Каталитический крекинг проводится в присутствии катализатора (синтетического или природного алюмосиликата). При этом крекинг проводят при температуре 450-520 ⁰С (термический при 650-750 ⁰), давлении 2-3 атм. Есть реакционные колонны с неподвижным и подвижным катализатором. Сырьём для каталитического крекинга является керосиновая и газойлевая фракции. При каталитическом крекинге выход бензина составляет 30%, 10-20 % газа, 3-6 % кокса. Октановое число бензина полученного каталитическим крекингом составляет около 90.

Сотрудники топливно- энергетического отдела. (4 мин)

Нефть с высоким содержанием бензиновых фракций должна использоваться для производства высокачественного топлива. Такая нефть добывается в Троицко- Анастасиевском месторождении. Уровень благосостояния любого общества определяется количеством энергии, вырабатываемой на душу населения. Проблемы энергетики заключаются в способности получать энергию экономически рациональным способом. 95% всех энергетических потребностей в мире удовлетворяются за счёт нефти, газа, угля. Бензин, получаемый прямой перегонкой нефти содержит в основном предельные углеводороды, что снижает октановое число, поэтому проводят риформинг. Риформинг - это превращение алканов и в ароматические соединения. Это значительно повышают октановое число.

Мы выделяем три направления рационального использования топлива:

1. Поиск и синтез новых энергетических источников, заместителей бензина, например, получение бензина из Газа. Найден способ получения бензина и керосина из отходов производства пластмасс. (выход 90 %)

2. Совершенствовать конструкции автомобилей с электро и газодвигателями.

3. Использовать энергию Солнца.

Сотрудники отдела потребления и органического синтеза.(6 мин)

К сожалению, мы услышали традиционную точку зрения на нефть как источник топлива. Но топить печь «черным золотом»- это слишком дорогое удовольствие. В настоящее время на нефтехимические синтезы расходуются 5-6% всей добываемой нефти. В 2010 году она возросла до 15 %, но и это слишком мало. Из нефтяного сырья можно получить различные виды пластмасс, каучук.

Слайд № 7 Использование продуктов переработки нефти. (Приложение к уроку №2)

2-й сотрудник лаборатории органического синтеза.

Почему мы остановились на производстве именно пластмасс? Они обладают широким диапазоном физических свойств, из них легко формовать изделия, они прекрасно заменяют металлы. В нашей стране производят 50 видов пластмасс. Остановимся на формальдегидной. Синтез идёт по схеме:

С₆Н₆-------- С₆Н₆-Cl ------- С₆Н₅-ОН--------

При пропитке хлопчатобумажной ткани пластмассой получили текстолит. Из каждой тонны нефти можно получить 400 кг ВМС.

Экологи: (4 мин ) Заслушав сотрудников всех лабораторий, речь пойдёт о защите окружающей среды от воздействия нефти и последствий её переработки. Предлагаем внедрить органические синтезы на нефтеперерабатывающих заводах на основе безотходной технологии. Использовать все компоненты производства и тогда нечем будет загрязнять окружающую среду.

С 1880 года добыча нефти растет по экспоненте, а сегодня извлекают из недр земли 3,2 10¹² л. при таких объёмах добычи совершенно не обойтись без потерь. Особенно часто проблемы возникаю при транспортировке нефти. Нефтяное загрязнение особенно опасно для водоёмов. Выделяют пять типов воздействия нефти на водные экосистемы:

• Непосредственное отравление живых организмов на морские организмы

• Нарушение физиологической активности у гидробионтов

• Прямое обволакивание нефтепродуктами живого организма

• Появление болезней, вызванное попаданием в организм углеводородов

• Негативное изменение в среде обитания.

Слайд № 8 Основные пути превращения и перемещения нефти в водоёме (по А.В. Путилову и др.) (Приложение к уроку )

Для очищения водоёмов от нефти используют аэробные бактерии , которые окисляют нефть и нефтепродукты до нетоксичных соединений ( в конечном итоге до СО₂ и Н₂О). В пресноводных водоёмах летальная концентрация нефтепродуктов для взрослых особей и рыб около 10-15 мг/л, при более низких концентрациях (0,05-1,0 мг/л) гибнут икра и мальки, а также планктон - кормовая база рыб.

Журналист: (1 мин) Первые публикации о крушении супертанкеров датировано 1967 годом, тогда танкер «Тори Каньон» у берегов Англии потерпел крушение, в результате которого в море, вылилось 118 000 т. сырой нефти, в 1989 г у берегов Аляски, где в океан попало 50 млн. л нефти. А вот события нынешнего времени. Слайд № 8

Экономист.( 1 мин) Знакомит учащихся с финансовым планом ОАО «Роснефть - Краснодарнефтегаз».

Заключительное слово учителя: Сегодня мы заслушали мнения многих специалистов на предмет изучения нефти и продуктов её переработки. Ознакомились с комплексным подходом переработки сырья, затронули экологические проблемы и пути их разрешения. Так же вы встретились с историком, геологом, экономистом , сотрудниками технологического отдела, экологами и т.д. Может эта игра вам поможет выбрать будущую профессию.

По ходу выступления делают краткие записи в тетради.

По ходу выступления делают краткие записи в тетради или составляют кластер с основными моментами изучаемого материала.

Описывают физические свойства нефти, сравнивают .

Предполагаемые ответы:

1.«У нефти нет формулы, так как это смесь»

2. Однородная.

3. Перегонкой, так как составные части нефти имеют разные температуры кипения

Учащиеся работая с учебником добавляют недостающую информацию о продуктах перегонки нефти.

Решают задачу в тетради, делают вывод об экономической выгоде.

Предполагаемые ответы .Крекинг - расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие. Как мы видим это уже химический процесс.

Записывают уравнения реакции в терадь, дают название УВ

I1IЭтап закрепления знаний и способов действий

(5)

Выполнение тестовой работы с последующей взаимопроверкой.

Настраиваются на повторение, психологически готовятся к тесту.

IV. Этап подведения итогов

(3)

Оцениваются тесовые работы, выставляются оценки всем учащимся, принимавшим участие в уроке.

Подводят итоги, оценивают результаты работы.

V .Этап рефлексии (2)

Сегодня узнал…

Было интересно…

Было трудно….

Я приобрёл….

Я научился…

У меня получилось…

Урок дал мне для жизни…

Мне захотелось…

Высказывают своё мнение.

(1)

У каждого из вас есть смайлики, если урок вам помог узнать много нового и интересного прикрепите на свою карту улыбающегося смайлика, если вы не получили от урока ничего нового - прикрепите грустного смайлика .

Выполняют работу индивидуально

VI. Д/з

§ 33 упражнения №6,7 по учебнику «Органическая химия», 11 класс , авторы И.И.Новошинский, Н.С.Новошинская

Хотелось бы закончить урок следующими словами:

Не позволяй душе лениться!

Чтоб в ступе воду не толочь,

Душа обязана трудиться

И день и ночь, и день и ночь!

Автор: Н. Заболоцкий

Выполняют работу индивидуально

Пояснительная записка .

Разработка урока представлена по направлению естественнонаучное ( химия) , по теме « Природные источники углеводородов. Нефть и продукты её переработки» для учащихся 11 класса, профильного уровня. В классе 23 человека , из них 10 девочек, 13 мальчиков, по уровню развития -это сильный класс, качество знаний в нём составляет 65%, успеваемость -100%. Урок разработан в соответствии с авторской программой И.И.Новошинского, Н.С.Новошинской «Программа по химии для 8-11 классов общеобразовательных учреждений», издательство «Русское слово», Москва, 2013 года, рассчитана на 3 часа в неделю, в год 102 часа. Обучение ведётся по учебнику для ОУ «Органическая химия», 11 класс , авторов И.И.Новошинского, Н.С.Новошинской, профильный уровень, г. Москва, издательство «Русское слово», 2013 год. Данный урок завершает раздел «Углеводороды». Это урок изучения нового материала.

Этому уроку предшествует предварительная подготовка к уроку: учащиеся заранее получают задание от учителя. (за три недели до проведения данного урока) Задание для группы. В группе должны быть историк, эколог, геолог, сотрудники технологического отдела, сотрудники топливно-энергетического отдела, сотрудники отдела потребления и органического синтеза, сотрудник биохимической лаборатории, химик, журналист, экономист. Цель, которая стоит перед учащимися: изучить такой природный источник УВ как нефть и способы переработки нефти, использование продуктов переработки нефти. Экологические проблемы, возникающие при добыче, транспортировке и переработке нефти. Для этого необходимо подготовить следующую информацию.

1.Развитие нефтяной индустрии, в том числе и в Краснодарском крае. (Историк)

2. Назвать и показать на карте крупные месторождения нефти в России и в Краснодарском крае. (Геолог)

3. Изучить состав нефти из различных месторождений, в том числе и в Краснодарском крае.(Химик)

4. Изучить способы переработки нефти.(сотрудники технологического отдела)

5. Изучить значение нефти и продуктов её переработки в народном хозяйстве.(сотрудники топливно- энергетического и отдела потребления и органического синтеза)

6. Проблемы защиты окружающей среды. (экологи, журналисты)

При планировании урока намечено 5 основных этапов урока. На уроке применяются игровые технологии, информационно- коммуникативные , так же элементы технологии критического мышления при обучении химии.

Здесь прослеживается деятельностной подход к обучению, так как учитель только на этапе подготовки к данному уроку даёт рекомендации по подготовке к уроку, учащиеся сами отбирают материал, готовят презентации, таблицы, объясняют новый материал. Практика проведения таких уроков показала, что такие уроки интересны учащимся, способствуют развитию их УУД, развитию их коммуникативных способностей , способствует профориентации учащихся .