Урок в 10 классе. Нефть – ценный источник углеводородов или экологическая проблема.

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа №9»

У Р О К Х И М И И

10 класс

Нефть - ценный источник углеводородов

или экологическая проблема

Автор

Лузина Марина Геннадьевна

учитель химии

МОУ «СОШ №9»

г.Черногорск

Цель: познакомить учащихся с нефтью, как ценным источником углеводородов и выяснить роль нефти для человечества и проблемы экологии связанные с ее использованием.

Задачи:

• изучить свойства нефти, ее состав;

• дать представление о способах переработки нефти, о применении продуктов нефтепереработки;

• закрепить знания об основных месторождениях нефти в России, полученные на уроках географии;

• рассмотреть причины и последствия нефтяных загрязнений и методы их очистки.

2.

• развивать у учащихся умение самостоятельно мыслить, видеть главное;

• развивать познавательный интерес, через информационно-коммуникационные технологии в обучении.

3.

• экологическое воспитание.

Ход урока:

l. Организационный момент

1. Вводное слово учителя, актуализация

ll. Новая тема

1. Слово учителя, постановка цели урока, изложение плана урока;

2. Изложение материала учителем и учащимися по первому этапу урока, работа с картой, выводы по первому этапу;

3. Изложение материала учителем и учащимися по второму этапу урока, решение задачи, Диск «Органическая химия» раздел 5 «Природные источники углеводородов» пункт 4, 6;

4. Изложение материала учителем и учащимися по третьему этапу урока, Диск «Просвещение 2», работа с картой;

5. Изложение материала учителем и учащимися по четвертому этапу урока, выводы.

111. Рефлексия (шкала)

lV. Заключительное слово учителя

V. Домашнее задание.

Средства обучения:

• Мультимедийная установка;

• Диски: «Органическая химия», «Просвещение 2», с мультимедийной презентацией;

• Нефть, вода;

• Листы для рефлексии со шкалой.

Человечество потребляет около 7,5млрд. тонн углеводородов ежегодно. Их источником служат - природный газ и нефть. Известно, что углеводороды находят большое применение и являются важнейшим видом сырья для химической промышленности. В связи, с чем в 19-20 и 21 веках резко увеличилось потребление природных ископаемых, в том числе нефти.

В настоящее время из нефти получают тысячи продуктов. Основными группами являются жидкое топливо, газообразное топливо, твердое топливо, смазочные масла, парафины. Наибольшее применение продукты переработки нефти находят в топливно-энергетической отрасли. Где при процессах сгорания топлива происходит загрязнение приземного слоя атмосферы, что негативно сказывается на ее состоянии. Аварии на нефтепроводах, нефтеперерабатывающих комбинатах, нефтеналивных танкерах являются существенным фактором резкого ухудшения экологической обстановки морских побережий и внутриконтинентальных водных систем. В последнее десятилетие отмечается тенденция увеличение этих аварий, представляющих собой экологические катастрофы века. С чем и создается острая необходимость решения проблем связанных с нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностью.

И объектом нашего урока сегодня будет нефть.

Тема урока: «Нефть - ценный источник углеводородов или экологическая проблема». Исходя из темы урока и объекта изучения, какова будет цель урока?

Предполагаемый ответ выяснить роль нефти для человечества и проблемы экологии связанные с ее использованием.

Итак, основными этапами нашего урока будут:

1.Историко-географическая справка.

2.Добыча нефти и использование нефти и нефтепродуктов на современном этапе.

3.Нефтяные загрязнения и их последствия.

4.Методы очистки нефтяных загрязнений.

Слово учителя

Нефть - «черное золото». Такое выражение известно всем, его смысл тоже. Нефть поистине неиссякаемый источник для человека. Археологи установили, что ее добывали и использовали уже за 6-4 тыс. до н.э. Наиболее древние промыслы известны на берегах Евфрата, в Керчи, в китайской провинции Сычуань. Работа с картой. Также упоминание о нефти встречается во многих древних книгах, в том числе в библии, где говорится о смоляных ключах в окрестностях Мертвого моря.

Сообщение ученика. Арабы в І веке до н.э. имели установки для перегонки нефти. До середины XIX века нефть добывали примитивным способом - вручную. Ее черпали из неглубоких колодцев. Первая буровая скважина начала работать в Ухте в 1855году (в Америке позднее). В начале 60-х годов XIX века от ручного способа перешли к механическому. С приходом советской власти уже в 1918 году Ленин подписал декреты о национализации нефтяной промышленности. Для налаживания производства правительством выделялись огромные по тем временам деньги. Осваивались новые месторождения. Это Урало-Волжский район, в 1920 году в Перми забил нефтяной фонтан. А позже были открыты месторождения в западной Сибири. Работа с картой.

Залежи нефти находятся в недрах Земли, где нефть заполняет свободное пространство между некоторыми породами. Россия располагает значительными ресурсами запасов нефти - 13% всех мировых запасов, их оценочная себестоимость составляет 4,5 трл. долл. США.

По запасам и добыче нефти наша страна занимает одно из ведущих мест в мире. В России 5 нефтяных провинций: Западно- Сибирская, Волго-Уральская, Тимано-Печерская, Северо-Кавказская и Дальневосточная. Перспективные районы добычи нефти - шельфы Баренцева и Охотского морей. Начата добыча нефти в Арктике на шельфе около острова Колгуев (Песчаноозерское месторождение). Нефтеперерабатывающие предприятия сооружены в центральных регионах: в Поволжье, на Урале, в Сибири, на Дальнем Востоке, на Северном Кавказе. Работа с картой.

Итак, какие выводы мы можем сделать по первому этапу нашего урока?

Ответы: 1. Нефть является «черным золотом», достоянием планеты Земля.

2. Использование нефти началось с 6-4 вв. до н.э.

3. Россия владеет большими запасами нефти по сравнению с другими странами.

4. Важнейшие месторождения нефти находятся в Ямало-Ненецком округе, Томской области, Пермской области, в районе Среднего Приобья, Волго-Уральском районе, также шельф Баренцева и Охотского морей.

Слово учителя

А что такое нефть и каков ее состав? Внимание на экран. Диск «Органическая химия» раздел 5 «Природные источники углеводородов» пункт 4.

Работа в тетради. Запишем определение:

Нефть - сложная смесь углеводородов и углеродистых соединений, состоящая из углерода (84-87%), водорода (12-14%), кислорода, азота и серы (1-2%).

Сообщение ученика. В зависимости от месторождения нефть имеет различный качественный и количественный состав, но основные составляющие остаются постоянными. Сырая нефть - маслянистая жидкость, легче воды и не растворяющаяся в ней (показать!) от светло-коричневого до черного цвета. У нее различен не только цвет, но и запах, а также вязкость. По составу нефть (мы сказали) - сложная смесь, главной частью которой являются парафиновые, циклопарафиновые и ароматические углеводороды. 1 - Нефть - смесь парафиновых, циклопарафиновых и ароматических углеводородов. 2 - Нефти, содержащие большое количество парафиновых углеводородов, называют парафиновыми. К ним относится грознинская нефть. 3 - Нефти, богатые циклопарафинами - нафтеновые - башкирская нефть. 4 - Нефти, богатые ароматическими углеводородами - уральские.

Еще Менделеев говорил, что нефть является ценным сырьем для производства многих органических продуктов. И на сегодняшний день из недр земли и донных отложений в морях ежегодно добывается около 3млрд. тонн нефти, что соответствует 3,8млрд.тонн условного топлива с теплотой сгорания 29300 кДж/кг. 80-90% добываемой нефти перерабатывается в различные виды топлива и смазочных материалов; около 8% расходуется на нужды органического синтеза.

Сейчас давайте решим с вами задачу.

«Если считать, что одна железнодорожная цистерна вмещает 60т нефти, а в поезде 50 цистерн, то, сколько понадобится поездов для перевозки добываемой ежегодно нефти?»

Решение: 3000000000 тонн нефти добывается в год.

60000*50=3000000 тонн нефти перевозится в одном поезде.

3000000000/3000000=1000 поездов нужно для перевозки нефти.

Ответ: 1000 поездов.

В начальный период развития нефтяной промышленности главным продуктом был керосин, который применяли для освещения в керосиновых лампах. Бензин из-за опасности обращения выбрасывали (сливали в овраги, море) оставшуюся после отгонки керосина часть нефти сжигали в топках. В 80-х годах было установлено, что из нефти можно получать ароматические углеводороды. Бензин, керосин, мазут, вазелин - получают в результате перегонки нефти в ректификационных колоннах. Внимание на экран. Диск «Органическая химия» раздел 5 «Природные источники углеводородов» пункт 6. Издавна использовали физический процесс при переработке нефти, основанный на том, что в ее составе углеводороды с разной температурой кипения. Сырую нефть очищают, освобождают от газа, воды, сернистых соединений, а далее, используя разницу в температурах кипения углеводородов, ее разделяют на фракции.

Фракции: газолиновая (бензин, газолин) С₅Н₁₂ - С₁₁Н₂₄; температура кипения 40-200 град.

Лигроиновая С₈Н₁₈ - С₁₄Н₃₀ температура кипения 150-250 град.

Керосиновая С₁₂Н₂₆ - С₁₈Н₃₈ , температура кипения 180-300 град.

Дизельное топливо С₁₃Н₂₈ - С₁₉Н₄₀, температура кипения 200-250 град. Остаток перегонки нефти - мазут содержит углеводороды с числом атомов углерода от 18 до 50.Перегонкой при пониженном давлении из мазута получают соляровое масло (С₁₈-С₂₅), смазочные масла (С₂₈-С₃₈), вазелин и парафин - легкоплавкие смеси твердых углеводородов. Твердый остаток перегонки мазута - гудрон и продукты его переработки - битум и асфальт.

Для того чтобы увеличить выход продуктов из нефти используется крекинг. Первая в мире крекинг - установка была предложена инженером Шуховым в 1891 году. Лишь в 1912 году патент на крекинг - процесс был взят в Америке. Крекинг - процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле.

С₁₆Н₃₄ =^450-550С= С₈Н₁₈ + С₈Н₁₆

Гексадекан октан октен то есть процесс крекинга проходит с разрывом углеродных цепей и образованием более простых предельных и непредельных углеводородов. Образовавшиеся вещества могут разлагаться дальше.

Экономика государств зависит от нефти больше, чем от любого другого продукта.

Сообщение учащегося Донелла X. Медоуз, Деннис Л. Медоуз, Йорген Рандерс.

Ископаемое топливо

За период с 1860 по 1995г. поток энергии, потребляемой мировой экономикой, возрос в 60 раз. И сегодня мировое потребление энергии продолжает неравномерно, но неуклонно расти, несмотря на войны, экономические спады, нестабильность цен и технический прогресс.

По прогнозам Всемирной энергетической конференции 1989г., дальнейший рост численности населения может привести к увеличению спроса на энергию к 2020г. еще на 75%. При этом в качестве источников энергии будут преобладать невозобновимые виды ископаемого топлива: уголь, нефть и газ. В настоящее время 88% всей потребляемой в мире энергии получают из ископаемого топлива.

В 1970-2000 гг. в мире было сожжено 450 млрд. баррелей нефти. Однако за тот же период были открыты новые месторождения, а переоценка разведанных ранее запасов показала, что они могут оказаться большими. И хотя темпы потребления ископаемого топлива сейчас выше, чем в 1970г., срок истощения разведанных ресурсов нефти и газа при неизменной интенсивности их использования увеличился.

Фактические запасы нефти сократились на 450 млрд. баррелей. Сгорая, она превращается в диоксид углерода, водяной пар, диоксид серы и ряд других продуктов сгорания, которые никогда, во всяком случае, в масштабах существования человечества, не станут вновь ископаемым топливом. Наоборот, они представляют собой отходы и загрязняющие вещества, поступающие в планетарные стоки.

В 1989г. срок истощения запасов нефти равнялся 60 годам, т. е. при сохранении темпов потребления на уровне 1989г. этих запасов хватило бы до 2050г. Два обстоятельства могут изменить данное предположение. Во-первых, открытие новых месторождений, на сегодняшний день открыто 190млрд.тут, а геологические ресурсы составляют 380млрд.тут, во-вторых, изменение темпов потребления ресурсов.

Итак, какие выводы мы можем сделать по второму этапу нашего урока?

Ответы: 1. Нефть - природный источник углеводородов, играет большую роль в экономике многих стран.

2. Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом хозяйстве. Ее доля в общем потреблении энергоресурсов постоянно растет.

3. Нефть является ценным сырьем для производства многих органических продуктов.

Сообщение учащегося Человечество слишком медленно подходит к пониманию масштабов опасности, которую создает легкомысленное отношение к окружающей среде.

За время своего существования и особенно в 20 веке человечество ухитрилось уничтожить 70% всех естественных экологических систем на планете. Во многих местах берега сейчас загрязнены и отравлены нефтью из танкеров, нефтепроводов. И началось это отнюдь не недавно. Вспомните, что люди делали с бензином в период становления нефтеперерабатывающей промышленности?! Бензин из-за опасности обращения выбрасывали (сливали в овраги, море)! И по сей день 6% нефтяных загрязнений исходит от людей, которые выливают нефтепродукты в канавы. Диск «Просвещение 2».

Аварии нефтеналивных танкеров, нефтепроводов являются существенным фактором резкого ухудшения экологической обстановки на морских побережьях и акваториях, во внутриконтинентальных водных системах. Они представляют собой серьезные экологические катастрофы. В настоящее время отмечается увеличение этих аварий.

Нефтяное загрязнение Мирового океана, несомненно, есть самое распространенное явление. От 2 до 4% водной поверхности Тихого и Атлантического океанов постоянно покрыто нефтяной пленкой. Работа с картой. В морские воды ежегодно поступает до 6млн. тонн нефтяных углеводородов. Почти половина этого количества связана с транспортировкой и разработкой месторождений на шельфе. Континентальное нефтяное загрязнение поступает в океан через речной сток. Реки мира ежегодно выносят в морские и океанические воды более 1,8млн. тонн нефтепродуктов.

Сообщение учащегося. В море нефтяное загрязнение имеет различные формы. Оно может тонкой пленкой покрывать поверхность воды, а при разливах толщина нефтяного покрытия вначале может составлять несколько сантиметров. С течением времени образуется эмульсия нефти в воде или воды в нефти. Позже возникают комочки тяжелой фракции нефти, нефтяные агрегаты, которые способны долго плавать на поверхности моря. К плавающим комочкам мазута прикрепляются разные мелкие животные, которыми питаются рыбы и усатые киты. Вместе с ними они заглатывают и комочки нефти. Одни рыбы от этого гибнут, другие пропитываются нефтью и становятся непригодны для пищи.

Все компоненты нефти токсичны для морских организмов. Нефть влияет на структуру морского сообщества. При нефтяном загрязнении изменяется соотношение видов и уменьшается их разнообразие. Там, обильно развиваются микроорганизмы, питающиеся нефтепродуктами, а биомасса этих организмов ядовита для морских обитателей. Наибольшие количества нефти сосредоточены в тонком приповерхностном слое морской воды, играющем особенно важную роль для различных сторон жизни океана. Поверхностные пленки нарушают газообмен между атмосферой и океаном и, следовательно, вода содержит малое количество кислорода, что также сказывается на живых организмах.

Как считают ученые, нефтяное загрязнение - грозный фактор, влияющий на жизнь всего мирового океана. Они изучали последствия не очень сильного нефтяного загрязнения в прибрежных водах. Здесь для части организмов невыносимыми оказались даже малые концентрации нефти, и они перестали жить в этом районе.

Слово учителя Орнитологи подсчитали, что ежегодно гибнет более 250000 птиц. Одной из причин их гибели являются смачивание оперения нефтью. Между перьями птиц имеется воздушный теплоизолирующий слой. Нефть проникает в оперение и изменяет структуру пера, ухудшает плавучесть и теплоизоляцию. Диск «Просвещение 2».

Такая же ситуация складывается и с млекопитающими - обитателями морей и океанов - китами, дельфинами и тюленями. Загрязнение Мирового океана приводит к постепенному снижению биологической продукции. По оценкам ученых, она сократилась к настоящему времени на 10%. А в ближайшие 20-25 лет ожидается рост загрязнения Мирового океана в 1,5-3 раза. Соответственно все это ухудшает экологическую ситуацию.

Итак, какие выводы можно сделать по третьему этапу нашего урока?

Ответы учащихся:

1. Человечество слишком медленно подходит к пониманию масштабов опасности, которую создает легкомысленное отношение к окружающей среде.

2. В сложившейся экологической ситуации виноват сам человек.

3. Последствия загрязнений опасны, прежде всего, для всех живых обитателей морей и океанов и как следствие для самого человека.

Сообщение учащегося Проводимая в России экологическая политика объективно детерминирована имеющимся уровнем экономического технологического социального развития общества в целом и не способна предотвратить нарастание экологической напряженности в стране. Несмотря на принятие множества программ предусматривающих включение экологических потребностей в планы экономического и социального развития страны - рассчитывать на проведение действенной политики экологической безопасности не приходится. Этому препятствует ряд причин - отсутствие общего интереса к экологической проблеме нехватка инвестиций несформированность правового и гражданского обществ. Сценарии экологической ситуации в настоящее время не обнадеживают. И все же она не выглядит беспросветно катастрофической. Последствия глобальных экологических проблем открывают путь к экологизации хозяйственной деятельности через участие в международных экологических соглашениях и привлечение иностранных инвестиций. Они способствуют экологизации общественного сознания россиян.

Преимущество России по сравнению с другими государствами в том, что формирование экологической культуры в ней происходит в условиях, когда экологические проблемы приобретают приоритетное международное звучание и накоплен солидный мировой опыт экологической деятельности, которым Россия могла бы воспользоваться.

Слово учителя. На сегодняшний день разрабатываются все новые и новые технологии и методики утилизации нефтяных загрязнений. Большинство методов утилизации являются физико-химическими, химическими и биологическими.

Рассмотрим некоторые из способов утилизации нефти. Диск «Просвещение 2»

(поглощение нефти опилками и затопление нефти мелом). Также утилизируют нефтяные пятна с помощью буев. Буи ограничивают дальнейшее растекание нефти. Сначала пятно ограничивают буями, затем откачивают в специальные контейнеры. Также очищают водоемы с применением углеводородокисляющих бактерий.

Недавно британские ученые разработали новое средство для борьбы с нефтяными пятнами, возникающими при крушении танкеров. Средство представляет собой специальный гель, который разбрызгивается с самолетов на разлитую в море нефть и вызывает ее отвердение. Слой нефти превращается в подобие ковра, который можно нарезать полосами, скатать и удалить.

Также учеными рассматривается вопрос об использовании ПАВ для удаления нефтяных пятен. И в последнее время уже известны некоторые химические вещества пригодные для удаления нефтяных пятен.

Какие выводы можно сделать по третьему этапу урока?

Ответы: 1. Большинство методов утилизации нефти относится к механическим или физико-химическим.

2. Необходимо разрабатывать новые технологии и методики утилизации нефти с поверхности воды, в том числе химические, с использованием ПАВ.

3. Необходимо изыскивать более эффективные пути переработки нефти, с цель более полного и комплексного использования природного сырья, запасы которого так быстро сокращаются.

В заключение можно сказать, что мы с вами рассмотрели значение нефти на сегодняшний день, причины и последствия нефтяных загрязнений, а также способы их удаления с поверхности воды. Сейчас уже ясен путь, который позволит людям избежать экологического тупика. Это безотходные и малоотходные технологии, превращение отходов в полезные ресурсы. Нефть - это ценнейший источник углеводородов, а чтобы она не была причиной экологических проблем необходимо соблюдать технологии использования и транспортировки нефти.

У вас на столах имеются листы бумаги. Пожалуйста, зафиксируйте на них по пятибалльной шкале качество, полноту излагаемого на уроке материала и отразите те вопросы, которые остались, по вашему мнению, не раскрыты на уроке или мало понятны или совсем непонятны вам.

В качестве домашнего задания предлагаю написать эссе на тему «Нефть сегодня. Плюс или минус?», либо просмотреть сообщения СМИ за последние месяцы, обобщить их и представить экологические бедствия, вызванные утечкой нефти.

Фамилия, имя _______________________________________________________

Класс ______________________________________________________________

1. Доступность изложения 1 5

2. Раскрытие темы

1 5

3. Интересное изложение материала 1 5

4. Качество материала 1 5

4. Вопросы и пожелания, возникшие на уроке ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Используемая литература:

1. О.С.Габриелян Химия. 10 класс: Учеб. Для общеобразоват. Учеб. Заведений. - 7-е изд., стереотип.- М.: Дрофа, 2006.

2. О.С.Габриелян Настольная книга учителя. Химия 10 класс/О.С.Габриелян. - 2-е изд., стереотип. - Дрофа, 2003.

3. Н.Л.Глинка Общая химия: Учеб. пособие для вузов/Под ред. А.И.Ермакова. - изд. 30-е, испр. - М.:Интеграл-Пресс, 2007.

4. Е.В. Тяглова Исследовательская деятельность учащихся по химии: метод.пособие/ Е.В.Тяглова. - М.:Глобус, 2007.

5. Б.Д.Степин Занимательные задания и эффектные опыты по химии/ Б.Д.Степин, Л.Ю.Аликберова. - 2-е изд., стереотип. - М.:Дрофа, 2006.

6. Г.П.Хомченко Химия для поступающих в вузы: Учеб.пособие. - 2-е изд., испр. - М.:Высш.шк.,1993.

7. Материалы Интернета