Тема урока: История «черного золота» (Нефть и способы ее переработки).

Тема урока: История «черного золота» (Нефть и способы ее переработки).
Цели урока: сформировать понятие о составе, свойствах, способах
переработки нефти как топлива и сырья для получения органических
веществ; дать представление об октановом числе и детонационной
стойкости бензинов; рассмотреть способы охраны природы от загрязнений
нефтью и нефтепродуктами.
Оборудование: мультимедийная презентация, коллекция «Нефть», для
опыта: кристаллизатор с водой, нефть, пробковая крошка, Ложка,
фарфоровая чашка.
План урока.
Учащиеся слушают лекцию, просматривая презентацию и коллекцию
«Нефть».
1.Знакомство человека с нефтью.
Сегодня я расскажу вам историю золота. Но не того золота, ради которого
люди предавали, убивали друг друга, пытаясь завладеть этим драгоценным
металлом. А историю «черного золота» - нефти. Нефть – чудесный дар
природы. Человек познакомился с нефтью еще за 5-6 тыс лет до н.э.
Наиболее древние промыслы нефти известны на берегах Евфрата, в Керчи,
в китайской провинции Сычуань. Шумеры за 4 тыс. лет до н.э.
использовали нефтяной битум для постройки своих домов. Знали они и о
горючести нефти, называли ее «светящейся водой» и использовали в
светильниках. В древнем Египте нефть использовали для бальзамирования
трупов. Греки и римляне применяли нефть как грозный вид оружия –
«греческий огонь». Добывали нефть примитивным способом – рыли ямы и
канавы, в которые из почвы просачивалась нефть. Термин «нефть»
произошел от слова «нафата», что означает «просачиваться».Не
исключено, что это слово связано с греческим словом «нафта» - горная
смола. Нефть, вероятно, является наиболее титулованным видом полезных
ископаемых. Ее величают и «королевой энергетики», и «царицей
плодородия».Изучением нефти и продуктов ее переработки занимаются
многие ученые мира, но особую роль в этом сыграли русские ученые. Всех
интересовал вопрос: как возникла нефть? (Две точки зрения на
происхождение нефти – неорганическая теория (Д.И.Менделеев),
органическая теория(М.В.Ломоносов, Н.Д.Зелинский)) (схема на слайде)
2.Физические свойства нефти.
Нефть – это черная, а иногда темно-коричневая или бурая густая
маслянистая жидкость с характерным запахом. Нефть не растворяется в
воде. Плотность у нее меньше, чем у воды, поэтому, попадая в воду, нефть
растекается по поверхности.(слайд)
Состав нефти.
Нефть – природная смесь углеводородов различной молекулярной массы,
главным образом жидких (в них растворены твердые и газообразные
углеводороды).
 алканы (С5 и более, линейного и разветвленного строения)
 циклоалканы
 арены (ароматические и полиароматические углеводороды)
Также нефть содержит кислородные, сернистые и азотные органические
соединения.Состав нефти различных месторождений различен. Так, нефти
Татарии, Западной Украины содержат преимущественно алканы, нефть
Азербайджана богата аренами, а нефть Армении и Саудовской Аравии –
циклопарафинами. Главная база России по добыче нефти – ЗападноСибирская нефтеносная провинция. Нефтяные месторождения открыты
также в Средней Азии, акватории Каспийского моря, Восточной Сибири.
Представляя собой смесь различных веществ, нефть не имеет постоянной
температуры кипения. Каждый ее компонент сохраняет в смеси свои
индивидуальные свойства, что позволяет разделить смесь на
составляющие.
3.Переработка нефти.
В середине XIXв. В России началось активное бурение нефтяных скважин
и переработка нефти для получения керосина (от греч. керос – воск),
который использовали для заправки осветительных лапм. Получаемый при
этом бензин либо сжигали, либо сливали в реки (вот уже когда возникали
проблемы с экологией).Д.И.Менделеев доказывал, что получать и
использовать из нефти только керосин – слишком расточительно. Можно
получать гораздо больше ценных продуктов.
Фракционная перегонка – физический способ разделения смеси
компонентов с различными температурами кипения. Осуществляется в
специальных установках – ректификационных колоннах, в которых
повторяют циклы конденсации и испарения жидких веществ,
содержащихся в нефти.(работа со слайдом). Образуются светлые
нефтепродукты:
 бензин С6-С8 (tкип=40-1800С); используется как авиационное и
автомобильное топливо;
 лигроин С8-С11 (tкип=180-2300С); используется как дизельное
топливо;
 керосин
С12-С15
(tкип=230-3000С);в
течении
многих
лет
использовался для освещения, теперь это топливо для реактивных
двигателей;
 газойль С15-С23 (tкип>3000С); соляровое масло – как топливо.
В 1875 г. А.А.Летний установил, что при температуре свыше 3000С
тяжелые нефтяные остатки (после перегонки нефти) частично
разлагаются на более легкие продукты – бензин, керосин и газы. В
1860г. был изобретен двигатель внутреннего сгорания, который в
качестве горючего мог использовать только бензин. Число
автомобилей, хоть и медленно, начало расти. Бензина стало нехватать и
он был плохого качества. Нужно было срочно решать эту проблему.
Продолжая работы А.А.Летнего, выдающийся русский инженер,
изобретатель Владимир Григорьевич Шухов(1853-1939) в 1891году
открыл новый метод получения бензина из высококипящих фракций
нефти. Такой процесс был назван крекингом (от англ. to crack –
расщеплять).
Крекинг – процесс термического расщепления молекул углеводородов на
молекулы с меньшим числом атомов углерода. Например:
С20Н42→С10Н22 + С10Н20
С10Н22→С5Н12 + С5Н10
Крекинг, проведенный в присутствии катализаторов, называют
каталитическим. Он приводит к получению бензина высокого качества. В
настоящее время около 90% всех органических соединений получают из
нефти. Это СМС, спирты, хлороформ, пластмассы, душистые вещества,
синтетические волокна, 4каучуки, лекарственные препараты и др.(слайд)
4. «Пища» для моторов.
Бензин – основное топливо для карбюраторных двигателей внутреннего
сгорания (изобрел француз Этьен Ленуар в 1860г.)
От качества бензина зависит работа карбюраторного двигателя
внутреннего сгорания, его долговечность, скорость движения автомобиля.
Качество бензина определяется его детонационной устойчивостью, т.е.
способностью выдерживать при высоких температурах сильное сжатие в
цилиндре двигателя внутреннего сгорания без самопроизвольного
возгорания. Антидетонационные свойства углеводородов и их смесей
выражают октановым числом. Чем выше это число, тем выше стойкость
углеводородов к детонации и тем выше качество бензина.(схема на
слайде).В качестве добавок, регулирующих процесс сгорания бензина (или
обладающих
высоким
октановым
числом)
может
служить
марганцеорганическое соединение С5Н5Mn(CO)3.Ранее для этих целей
использовали тетраэтилсвинец Pb(C2H5)4, однако из-за ядовитости этого
вещества, сейчас его не используют.
5.Белки из нефти. (сообщение учащегося)
6.Нефть как загрязнитель природной среды.(сообщение учащегося).
Опыт «Очистка воды от нефти».
Заключение.
Переход к безотходным технологиям переработки нефти.
1)На нефтеперерабатывающих заводах водяное охлаждение заменяют
воздушным, шире внедряются системы оборотного водоснабжения. Это
сокращает на 60-70% потребление воды и почти наполовину уменьшает
количество сточных вод, в которых содержатся загрязняющие вещества.
2)Утилизация вторичного тепла на нефтеперерабатывающих заводах:
подогрев в воздухонагревателях отходящим газом трубчатых печей
прямой перегонкой воздуха. Это позволяет экономить 5-10% топлива,
расходуемого на подогрев сырья, и сокращаются выбросы продуктов
сжигания в атмосферу.
Итак, мы познакомились с нефтью – удивительным творением природы.
Нефть дает человеку очень многое для его жизни, но при неумелом
использовании приносит вред природе и здоровью человека. Поэтому мы
должны грамотно и осмотрительно пользоваться теми богатствами,
которыми так щедро одарила нас природа.
Домашнее задание:§8, стр.62 в.6, 7.