Методическая разработка открытого урока

Дата: 9.03.16

ГРУППА: 84

Вид учебного занятия: лекция

Тип урока: комбинированный

Образовательная технология: диалоговые технологии, проблемная технология

Форма организации: проблемная лекция

Методы и методические приёмы: Объяснительно – иллюстративный метод изложения материала; использование методики эвристической беседы и средств мультимедиа, с применением элементов исследовательской работы.

Время проведения урока: 45 минут

Техническое обеспечение урока:

1. Доска;

2. Мультимедийное и лабораторное оборудование;

3. Карточки с заданиями (лабораторные опыты, тесты);

4. Карточки с дозированной помощью;

5. Учебник под редакцией О.С. Габриеляна Химия для профессий естественно – научного профиля. М., « Академия» 2014.

Тема урока: «Нефть. Промышленная переработка нефти»

Цели  урока:

Образовательная: 

1)Познакомить учащихся с составом, свойствами нефти, фракционной перегонкой и областями применения нефтепродуктов;  

2)Изучить понятие «октановое число бензинов», «детонационная стойкость бензина»;

3) Познакомить со  способами получения и использования продуктов нефтепереработки на примере химических процессов – перегонки, крекинга, реформинга, пиролиза.

4)Обратить внимание на проблему охраны окружающей среды от загрязнения нефтью и нефтепродуктами.

Развивающая:  

1)Развитие элементов творческой деятельности как качеств мышления – интуиции, пространственного воображения, умения самостоятельно добывать нужную информацию;

2)Развитие умения объяснять по схеме производственные процессы, работать с обобщающими таблицами, схемами.

Воспитательные:

1)Содействие формированию экологической культуры – отношению к изучаемому природному углеводороду, как к исчерпаемому и невозобновимому;  

2)Воспитание самостоятельности, целеустремленности,  коммуникативности.

Задачи:

Образовательные: углубить и расширить знания учащихся о способах получения и использования продуктов нефтепереработки на примере химических процессов – перегонки, крекинга, реформинга, пиролиза.

Развивающие:  Создать условия для развития умений по статистическим материалам  анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы;  развитие информационной компетентности; Расширить представление о значимости нефти, практически во всех сферах жизни;  

Воспитательные: Создать условия работы в коллективе и  индивидуально, воспитывая  тем самым ответственность перед выполнением заданий, добросовестность.

Оформление доски:

9.03.16

Нефть. Промышленная переработка нефти  (слайд1)

План урока:

1. Организационный момент ………………………………..2 мин.;

2. Актуализация знаний……………………………………..5 мин.;

3. Изучение нового материала……………………………....27 мин.;

4. Систематизация и закрепление изученного материала………7 мин.;

5. Подведение итогов на рефлексивной основе……………2 мин.

Ход урока:

1. Организационный момент-2 мин.

Преподаватель.

Тема сегодняшнего урока: Нефть, нахождение в природе, состав и физические свойства нефти. Топливно- энергетическое значение нефти. Промышленная переработка .

Основная цель нашего урока -  обобщить ранее изученный материал

 На прошлом уроке мы продолжили изучение класса углеводородов. Углеводороды имеют большое народнохозяйственное значение, так как служат важнейшим видом сырья для получения почти всей продукции современной промышленности органического синтеза и широко используются в энергетических целях

2. Актуализация знаний- 5 мин.

Преподаватель.    «Мы имеем каменный век, бронзовый век, железный век,

и грядущие историки оглянуться на наш короткий период

развития человечества, и нарекут его нефтяным веком»

                                                                                   Х. Хедберг

       Все, что мы делаем каждый день, так или иначе связано с предметами и веществами, для производства которых используют нефть.

Из веществ, добываемых из нефти, получают такие вещества как: пластмасса, резина, синтетические ткани, моющие средства, горюче – смазочные вещества, а в частности бензин, на который приходится более 50% объёма от  всех производимых  нефтепродуктов, и многое другое. Массовый выпуск мелочей из пластмассы – гребней, коробок, пуговиц, игрушек – начался уже в конце XIX века. Каждый год в мире производят около 180 миллионов тонн пластмассы. Но, не смотря на огромный перечень продукции, нефть в мире используют в основном, как топливо (продукты переработки).

3 Изучение нового материала урока-27 мин.

1. Нахождение в природе.

Преподаватель

Залежи нефти находятся в недрах Земли на различной глубине, где нефть занимает свободное пространство между породами. Если нефть находится под давлением попутного нефтяного газа, она по скважинам поднимается на поверхность.

Наша страна по запасам нефти входит в десятку ведущих стран мира. Месторождения нефти имеются и в Краснодарском крае - это Хадыженское месторождение в Апшеронском районе (слайд2)

2 Свойства и состав нефти.

Преподаватель

Определим физические свойства нефти, проведя лабораторный опыт №1..

У вас на столах находятся инструкции и ящички с реактивами.

Перед проведением опыта, вспомним технику безопасности при выполнении лабораторных опытов.

1. Лабораторные опыты выполняем в ящичках.

2. Не делаем резких движений, не трогаем посторонние предметы.

3. Соблюдать порядок и дисциплину.

4. Пробирки берем легко, не сжимая их пальцами

5. Не пробуем на вкус никакие жидкости и твердые вещества.

6. Определяем запах нефти, подгоняя воздух над пробиркой к себе рукой.

Лабораторный опыт № 1

Рассмотрите пробирку с нефтью. Какое агрегатное состояние имеет нефть? Какого она цвета? Имеет ли запах?

Налейте в фарфоровую чашечку воду из стаканчика и в нее налейте немного нефти. Растворима ли она в воде?

Студенты 

Нефть – горючая маслянистая  жидкость обычно темного цвета,  с резким своеобразным запахом, немного легче воды (плотность 0,73-0,97 г/см³), в воде нерастворима.

   Преподаватель

Нефть транспортируется танкерами и при аварии она оказывается на водной поверхности. Сейчас мы ликвидируем последствия такой аварии. Насыпьте в чашечку тертой пробки. Встряхните осторожно чашечку. Что наблюдаете?

В зависимости от месторождения нефть имеет различный состав. Например, Бакинская нефть богата циклическими углеводородами (до 90%), в грозненской нефти преобладают предельные углеводороды, а в уральской нефти – ароматические. Наиболее часто встречаются нефти смешанного состава. По плотности различают легкую и тяжелую нефть.

Нефть – жидкость очень сложного состава, включающая в себя около 1000 различных веществ, большая часть которых – углеводороды (90%)и органические соединения, содержащие кислород, серу, азот и другие элементы. Обычно нефть содержит три вида углеводородов – алканы (парфины), циклоалканы (циклопарафины) и ароматические.   

Вопрос группе: Можно ли одной формулой записать состав нефти и почему?

Какие углеводороды представляют нефть?

Студенты 

Нефть содержит:

- Алканы (парафины) - насыщенные (не имеющие двойных связей между атомами углерода) углеводороды линейного или разветвлённого строения.

- Циклопарафины (циклоалканы) - насыщенные углеводородные соединения циклического строения.   

- Ароматические углеводороды - ненасыщенные углеводородные соединения, молекулы которых включают в себя бензольные кольца, состоящие из 6 атомов углерода, каждый из которых связан с атомом водорода или углеводородным радикалом.   

Преподаватель

Большая роль в изучении состава нефти различных месторождений принадлежит российским химикам М. В. Ломоносову, Д.И. Менделееву, В.В. Марковникову, Н.Д. Зелинскому.

3 Топливно – энергетическое значение нефти.

Нефть - это «сгусток энергии». С помощью 1 мл нефти можно на один градус нагреть ведро воды или половиной стакана нефти вскипятить воду в ведерном самоваре. По концентрации энергии в единице объема нефть занимает первое место среди природных минеральных веществ.

Нефть - это не только топливно - энергетический комплекс любого государства. Недаром Д.И. Менделеев эмоционально произнес: «Топить можно и ассигнациями».  

4 Переработка нефти.

Преподаватель

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

 Нефть – это смесь углеводородов различной молекулярной массы, имеющих различные температуры кипения, поэтому перегонкой ее разделяют на отдельные фракции (слайд3)

 Перегонка (ректификация) – процесс разделения смесей на отдельные компоненты, или фракции, на основании различия их температур кипения. 

В  промышленности перегонку нефти осуществляют в установке, которая состоит из трубчатой печи и  ректификационной (разделительной)  колонны. В печи находится змеевик (трубопровод). По трубопроводу непрерывно подается нефть, где она нагревается до 350°С и в виде паров поступает в ректификационную колонну (стальной цилиндрический аппарат высотой 50 - 60 м). Внутри она имеет горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки. Пары нефти подаются в колонну и через отверстия поднимаются вверх, при этом они постепенно охлаждаются и сжижаются. Менее летучие углеводороды конденсируются уже на первых тарелках, образуя газойлевую фракцию.

Более летучие углеводороды собираются выше и образуют  керосиновую фракцию, ещё выше собирается  лигроиновая фракция.

 Наиболее летучие УВ выходят в виде паров из колонны и сжижаются, образуя бензин. Часть бензина подается обратно в колонну для орошения поднимающихся паров. Это способствует охлаждению и конденсации соответствующих УВ. Жидкая часть нефти, поступающей в колонну, стекает по тарелкам вниз, образуя  мазут, представляющий собой ценную смесь большого количества тяжёлых углеводородов. Такая перегонка называется фракционной.

Главный недостаток такой перегонки ― малый выход бензина (не более 20 %)   

 Преподаватель даёт задание группе: Используя  § 4.12 с.133-134 учебника  заполните таблицу,  а так же записать определения в тетрадь (слайд4)

Проверка самостоятельной работы.

Преподаватель демонстрирует слайд, содержащий продукты переработки нефти 

На нефтеперерабатывающих заводах выделяют несколько фракций нефтепродуктов: (слайд 5)

1. Углеводородный газ (температура кипения до 20⁰С) содержит нормальные  и разветвленные алканы С ₃Н₈ – С₄Н₁₀.

2. Бензиновая фракция (температура кипения 20 – 200⁰С) содержит углеводороды С₅ Н₁₂ – С₁₁Н₂₄.  при повторной перегонке выделяют авиационный и автомобильный бензин.

3. Лигроиновая фракция (тяжелый бензин, температура кипения 150 – 250⁰С) содержит углеводороды состава С₈Н₁₈ – С₁₄Н_30, его применяют в качестве горючего для автотракторной техники.

4. Керосиновая фракция (температура кипения 180 – 300⁰С) включает углеводороды состава С₁₂ – Н₂₆ – С₁₈Н₃₈. Ее используют в качестве горючего для реактивных самолетов, ракет. Также подвергается крекингу.

5. Газойль ( или дизельное топливо; температура кипения 270 – 350⁰С) используют как топливо для дизельных двигателей.

После отгонки светлых нефтепродуктов, остается темная вязкая жидкость – мазут. Его используют как топливо в котельных установках, но основную массу подвергают перегонке при низком давлении. При этом из мазута выделяют:

1. Соляровые масла – дизельное топливо;

2. Смазочные масла – автотракторные, авиационные, индустриальные;

3. Вазелин  - основа для косметических средств и лекарств;

4. Парафин – применяют для производства свечей и в медицине.

        После отгонки остается гудрон, его применяют в дорожном строительстве.

1. Детонационная стойкость бензинов.

Преподаватель  задает вопрос: Ребята, из всего услышанного, о многообразии продукции нефтепереработки, какое вещество вы назовёте первым?

По всей вероятности, учащиеся ответят, что бензин.

Преподаватель

 Одной из важнейших характеристик всякого  бензина как жидкого горючего является его детонационная стойкость.

 Детонация – взрывное сгорание бензина.

При работе двигателя внутреннего сгорания  в цилиндр двигателя засасывается смесь паров бензина с воздухом, смесь сжимается поршнем и поджигается посредством электрической искры. Образующиеся при сгорании углеводородов газы расширяются и совершают работу. Чем сильнее сжимается смесь паров бензина с воздухом, тем большую мощность развивает двигатель и тем относительно меньше он расходует горючего. Но не все сорта бензина выдерживают сильное сжатие. Некоторые углеводороды при сжатии воспламеняются преждевременно и сгорают с чрезвычайно большой скоростью, с взрывом. От удара взрывной волны о поршень появляется резкий стук в цилиндре, происходит сильный износ деталей, падает мощность двигателя.   

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

Крекинг.

Для увеличения выхода высококачественных бензиновых фракций были разработаны химические способы переработки нефтепродуктов. Вторичная переработка нефти основана на химических процессах.

 Исходным сырьем при вторичной переработке являются высококипящие нефтяные фракции: керосин, газойль, мазут.

Одним из первых способов химической переработки является крекинг(слайд 6)

.

   Крекинг – процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле.    Промышленный крекинг предложен в 1891 году русским инженером Владимиром Григорьевичем Шуховым)

 Сущность крекинга заключается в том, что при нагревании происходит расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие, в том числе на молекулы, входящие в состав бензина. Обычно расщепление происходит примерно в центре углеродной цепи по С—С-связи, например:

С₁₆Н₃₄ → С₈Н₁₈ + С₈Н₁₆

гексадекан октан октен

Однако разрыву могут подвергаться и другие С—С-связи. Поэтому при крекинге образуется сложная смесь жидких алканов и алкенов.

Получившиеся вещества частично могут разлагаться далее, например) (слайд7)

С₈Н₁₈ → С₄Н₁₀ + С₄Н₈

октан бутан бутен

С₄Н₁₀ → С₂Н₆ + С₂Н₆

бутан этан этилен

Различают каталитический и термический крекинг.

Учащиеся записывают в тетради определения термического и каталитического крекингов.    Демонстрация фрагмента видеофильма «Каталитический крекинг».

Преподаватель  даёт задание группе: Используя  § § 4.12 с.133-134 изучить текст, а так же записать определения термического и каталитического крекинга в тетрадь: (слайд 8)

Вопросы группе: 

1. Какие углеводороды содержит бензин термического крекинга?

2. Какие углеводороды содержит бензин каталитического крекинга?

3. Бензин, какого крекинга обладает большей детонационной стойкостью? Почему?

4. Бензин, какого крекинга более устойчив при хранении? Почему?

Преподаватель

Таким образом, высокое качество бензина, получаемого каталитическим крекингом, обеспечивается наличием в его составе разветвленного строения углеводородов и ароматических углеводородов. 

А теперь мы определим качество бензина выпускаемого Туапсинским нефтеперерабатывающим заводом.

Лабораторный опыт №2 Определение качества бензина.

Вода, йодная настойка, бензин

Взять 2мл воды добавить 1 каплю йодной настойки и 2 мл бензина. Встряхнуть, жидкость должна расслоиться. Наблюдайте за окраской. Если окраска исчезнет, то перед вами крекинг - бензин (Аи 93, Аи 95, Аи 96). Содержит непредельные углеводороды.

Если йод окрасил верхний слой, то перед вами бензин прямой перегонки ( не содержит непредельных углеводородов).

Наблюдение: бензин окрашивается и происходит его расслоение.

Вывод: бензин прямой перегонки не содержит непредельные углеводороды.

Пиролиз нефтепродуктов (слайд 9)

Пиролиз – это разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре.

Этот процесс протекает при температуре 650 – 800⁰С. в этих условиях основными продуктами реакции являются непредельные газообразные (этилен, ацетилен) и ароматические (бензол, толуол) углеводороды.

Риформинг.

Качество бензина можно улучшить также  риформингом. 

 Риформинг – это процесс ароматизации бензинов, осуществляемый путём нагревания их в присутствии платинового катализатора. Более дешёвый и лёгкий путь увеличения устойчивости бензина состоит в добавлении к нему некоторых веществ, изменяющих характер горения топлива. Так, детонационную стойкость бензина увеличивают небольшие количества тетраэтилсвинца Pb(C₂H₅)₄.   

Такой бензин называют этилированным. Однако при его использовании в окружающую среду из выхлопных газов попадают чрезвычайно вредные для неё и здоровья человека соединения свинца. Чтобы отличить этилированный бензин от обычного, его окрашивают в красновато-фиолетовый цвет.  Во многих странах и большинстве городов России использование этилированного бензина запрещено.   

В настоящее время в мире широко распространены антидетонационные кислородсодержащие добавки к моторному топливу, такие, например, как метанол,  этанол и другие. При сгорании топлива с этими добавками в выхлопных газах не появляется никаких дополнительных загрязнений. К сожалению, в России пока применение кислородсодержащих добавок распространено мало.   

Экологические последствия загрязнения нефтепродуктов.

Преподаватель

Кроме того, сжигание углеводородного сырья приводит к печальным экологическим последствиям:

Вопрос группе: К каким?

Студенты     

- от смога на улицах городов до увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере Земли, которые, по мнению некоторых учёных, может привести к глобальному изменению климата на планете.

Вопрос группе: Какое влияние на природу оказывают отходы производства нефти и нефтепродуктов? 

Студенты 

- Гибель икры, мальков, молоди рыб, водоплавающих птиц, появление уродливых нежизнеспособных особей, накопление канцерогенов по цепям питания, нарушение фотосинтеза - уменьшение первичной биопродукции на 10%, нарушение обмена в системе океан-атмосфера.

Преподаватель: Пары нефти и нефтепродуктов вызывают у человека заболевания органов дыхания, центральной нервной системы, онкозаболевания кожи, повышенную утомляемость.

Вопрос группе:  Как вы думаете, а виноват ли во всем в этом сам человек?

Студенты    

- Да, природа могла бы сама о себе позаботиться. В окружающей среде  нефтепродукты постепенно  окисляются аэробными бактериями до безвредных веществ. Но экологические бедствия охватывают большие территории, поэтому человек разработал методы очистки  воды от нефти.

Демонстрационный  видеоопыт: «Очистка воды от нефти»

Преподаватель

Важнейшие аспекты охраны окружающей среды:

1. Необходимо удалять из нефтепродуктов серу и азот, чтобы при сжигании топлива в атмосферу не попадали их оксиды.

2. Необходимо охранять среду от загрязнения отходами производства нефтью и нефтепродуктами.

Преподаватель

4 Закрепление и осмысление знаний- 7 мин.

1). Обратите внимание:  перед вами на партах лежат вопросы. Прочитайте текст и сделайте пометки «+» (знаю), «?» (не знаю, не уверен в этих знаниях или  хотел бы расширить свои знания по этому вопрос).

Студенты  делают пометки, представленные в раздаточном материале:

1. Нефть – основной источник углеводородного сырья.

2. Нефть – это сложная смесь углеводородов, в основном алканов линейного и разветвлённого строения, содержащих в молекулах от 5 до 50 атомов углерода.

3. Чтобы выделить из нефти индивидуальные вещества её подвергают переработке.

4. Перегонка (ректификация)– это физический способ разделения смеси компонентов с различными температурами кипения.

5. Крекинг – это процесс термического или каталитического разложения  углеводородов, содержащихся в нефти.

6. Детонация – это взрыв смеси газов в двигателях внутреннего сгорания при сжатии.

7. Пиролиз – это разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре.

8. Риформинг – это процесс ароматизации бензинов, осуществляемый путём нагревания их в присутствии платинового катализатора.

     2). Рефлексия.    

Предложи быстрый ответ на вопросы:

• Перегонка нефти (ректификация)

• Разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре. (пиролиз)

• Расщепление углеводородов, содержащихся в нефти (крекинг)

• Маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета (нефть)

• Остаток после перегонки нефти (мазут)

• Один из продуктов крекинга нефти используемый в качестве охлаждающей жидкости для двигателя автомобиля (антифриз).

5.Подведение итогов урока-2 мин.

Преподаватель подводит итоги урока, благодарит студентов за работу, комментирует полученные оценки за урок.  

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И молодежной политики КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

«ТУАПСИНСКИЙ СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Методическая разработка открытого урока

дисциплина: химия

специальность (профессия): Повар - кондитер.

Преподаватель ГБПОУ КК ТСПК Гуртовая Г.Н

Рассмотрена

на заседании ПЦК

общеобразовательных дисциплин

Протокол№ от 2015г.

2016г

Лабораторный опыт № 1

Рассмотрите пробирку с нефтью. Какое агрегатное состояние имеет нефть? Какого она цвета? Имеет ли запах?

Налейте в фарфоровую чашечку воду из стаканчика и в нее налейте немного нефти. Растворима ли она в воде?

Лабораторный опыт №2 Определение качества бензина.

Вода, йодная настойка, бензин

Взять 2мл воды добавить 1 каплю йодной настойки и 2 мл бензина. Встряхнуть, жидкость должна расслоиться. Наблюдайте за окраской. Если окраска исчезнет, то перед вами крекинг - бензин (Аи 93, Аи 95, Аи 96). Содержит непредельные углеводороды.

Если йод окрасил верхний слой, то перед вами бензин прямой перегонки ( не содержит непредельных углеводородов).

4 Закрепление и осмысление знаний

1). Обратите внимание:  перед вами на партах лежат вопросы. Прочитайте текст и сделайте пометки «+» (знаю), «?» (не знаю, не уверен в этих знаниях или  хотел бы расширить свои знания по этому вопрос).

Учащиеся делают пометки, представленные в раздаточном материале:

1. Нефть – основной источник углеводородного сырья.

2. Нефть – это сложная смесь углеводородов, в основном алканов линейного и разветвлённого строения, содержащих в молекулах от 5 до 50 атомов углерода.

3. Чтобы выделить из нефти индивидуальные вещества её подвергают переработке.

4. Перегонка (ректификация)– это физический способ разделения смеси компонентов с различными температурами кипения.

5. Крекинг – это процесс термического или каталитического разложения  углеводородов, содержащихся в нефти.

6. Детонация – это взрыв смеси газов в двигателях внутреннего сгорания при сжатии.

7. Пиролиз – это разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре.

8. Риформинг – это процесс ароматизации бензинов, осуществляемый путём нагревания их в присутствии платинового катализатора.