Технологическая карта урока по теме "Нефть. Переработка нефти"

Этап

Содержание

Оборудование

Формирование УУД и технология оценивания учебных успехов (ТОУУ)

1.

1. Мотивация учебной деятельности

2. Актуализация знаний и пробное учебное действие

3.Выявление места и причин затруднения

4.Построение проекта выхода из затруднения

5. Реализация построенного проекта.

6.Самост. работа с самооценкой по эталону

7. Рефлексия.

8. Домашнее задание и комментирование оценок.

Учитель:- Здравствуйте, ребята! Я рада видеть вас на уроке!

-А вы?

-Всё ли готово у вас к уроку?

- Какое нужно настроение, чтобы урок получился удачным? (хорошее). Я желаю вам сохранить хорошее настроение на весь урок.

Тема, которую мы будем рассматривать, волновала человечество издавна. Послушайте небольшой рассказ:

Это вещество известно человечеству с давних времен. Как показали археологические раскопки, на берегу Евфрата оно добывалось 6-7 тыс. лет до н. э.  Оно использовалось  для освещения жилищ, добавлялось в состав  для бальзамирования трупов.

В Китае для его добычи строились специальные колодцы. Китайцы употребляли его для освещения, как лекарство и в военных целях. Китайские воины из “огненных повозок” бросали горшки с этим горящим веществом в ряды врагов.

В средние века оно использовалось главным образом для освещения улиц. В ХV веке в Париже появились первые асфальтированные улицы. Главное, его стали использовать для керосиновых ламп, для заделывания щелей и смоления судов.

Несмотря на то, что, начиная с 18 века, предпринимались отдельные попытки очищать это вещество, оно использовалось почти до 2-ой половины 19 века в натуральном виде. В  этот период  в связи с ростом промышленности и появлением паровых машин стал возрастать спрос на это вещество как источник смазочных веществ. Это привело к бурному развитию добычи вещества и способов его переработки.

Первые компании перевозили это вещество в винных бочках, баррелях, вместимостью 48 галлонов или 180 литров. Потом стали наливать по 42 галлона, или 159 литров. В коммерции баррель (42 галлона) до сих пор служит для измерения количества изучаемого нами на уроке вещества.

Это вещество величают «королевой энергетики» и «царицей плодородия». А ее королевский сан в органической химии – «черное золото». Она создала новую отрасль промышленности , она же породила ряд экологических проблем. Ребята, как вы думаете, что это за продукт? (ответы детей).

Верно, это нефть.

а) Как говорил Д.И. Менделеев, «нефть не топливо, топить можно и ассигнациями»

- Почему Менделеев так сказал?

- Как можно сформулировать главный вопрос урока? Какой возникает вопрос?

- Какая будет тема урока?

в) главный вопрос урока (проблемный вопрос)

г) выдвижение гипотез

Обучающие ставят цель

Возьмите листы. Прочитайте текст и сделайте пометки + (знаю), ? (не знаю, не уверен в этих знаниях или  хотел бы расширить свои знания по этому вопрос).

Чтобы вы смогли убрать вопросительные знаки с этого текста, я предлагаю вам внимательно рассмотреть нефть с разных позиций.

Сегодня перед нами стоит задача познакомиться с нефтью, её составом, свойствами и способами переработки. В ходе нашего урока хотелось бы также получить ответы на такие важные в наше время вопросы, как:

-Почему запасы углеводородного сырья определяют экономический потенциал и мощь страны, а по уровню их переработки можно судить об уровне цивилизации общества?

-Почему в нашей обыденной жизни мы тоже зависим от этой невзрачной на вид жидкости (демонстрирую  нефть)?

-Одним словом, почему нефть так важна для человека, и среди полезных ископаемых нефть называют «королевой энергетики», именуют её «чёрным золотом»?

Ответить на все эти вопросы нам поможет сегодняшний урок. 

Состав и физические свойства нефти

То, что нефть – источник углеводородов, я думаю, вам известно. Какие углеводороды могут входить в состав нефти?

Лабораторная работа (Работа в парах)

Опишите внешний вид нефти: цвет, запах, агрегатное состояние.
В пробирку с водой добавить 2–3 капли нефти и встряхнуть; сделать вывод о плотности нефти и растворимости. Смешиваются ли жидкости?. Дайте пробе постоять некоторое время. Не появился ли осадок? Если да, то предположите, что собралось на дне. Добавьте в пробирку с раствором перманганата калия каплю нефти. Что наблюдаете? Сделайте выводы о химическом составе нефти, какие углеводороды изменяют окраску раствора перманганата калия?

Итог эксперимента: таким образом, вы наблюдали нефтяную плёнку на поверхности воды, но в результате сильных колебаний плёнка образует нефтяную эмульсию, из которой тяжелые углеводороды осели на дно.

Нефть, только что добытую из скважины, называют сырой. Сырая нефть – это сложное вещество, имеет вид маслянистой жидкости и представляет собой смесь углеводородов. Всего всех углеводородов входящих в состав смеси около 70 %. А остальные 30 % - это неуглеводородные компоненты и вода. Если отделить воду от нефти, то получим товарную нефть. Однако ее нельзя использовать ни в качестве топлива, ни в качестве сырья для химических процессов. Она должна быть переработана.

Современная нефтепереработка – это сложный комплекс производственных процессов, направленный на получение нефтепродуктов, а также сырья для нефтехимии и органического синтеза. До стадии перегонки нефть  очищают от примесей солей и воды.

Перегонка основана на разнице температур кипения углеводородов, входящих в состав нефти, т.е.перегонка – физический процесс, с углеводородами не происходят химические превращения. (Интерактивная схема)

Сделайте записи в своих тетрадях:

Ректификация - это физический способ разделения смеси компонентов нефти, основанный на различии их температур кипения.

Ребята, вам хотелось бы посмотреть, как работает ректификационная колонна? Хорошо, у вас есть такая возможность.

Ребята смотрят и анализируют

видеофрагмент. (Виртуальная школа Кирилла и Мефодия)

Какие продукты получают при прямой перегонке?

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

( слайд 8, 9)

А как можно повысить выход бензина?

Возможно ли из мазута получить бензин?

Задание классу

Лабораторная работа: Ознакомление с коллекцией «Нефть и нефтепродукты»

Ознакомьтесь с коллекцией «Нефть и нефтепродукты»

Заполните таблицу:

5 Крекинг нефтепродуктов ( Слайд 10)

Термический крекинг

Для получения высококачественных нефтепродуктов фракции нефти подвергают вторичной переработке, так как при прямой перегонке получается только 15-20 % бензина, остальное –  высококипящие продукты. Их  высокая температура кипения обусловлена тем, что молекулы таких углеводородов представляют собой слишком длинные цепи.  Процесс расщепления углеводородов нефти на более летучие вещества называется  крекингом (англ. to crack – колоть, расщеплять). Крекинг даёт возможность значительно повысить выход бензина из нефти. Впервые крекинг-процесс в России предложил в конце 19 века  инженер Владимир Григорьевич Шухов.

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.

Такой процесс, осуществляемый при температуре около 470°С -550°С и небольшом давлении,   называется   термическим     крекингом. Этому процессу обычно подвергаются высококипящие нефтяные фракции, например мазут.

Бензин, получаемый термическим крекингом, невысокого качества, не стоек при хранении, он легко окисляется, что обусловлено наличием в нём непредельных углеводородов.

Более перспективен каталитический крекинг.

Этот процесс был впервые осуществлён в 1918 году Н.Д. Зелинским. Его проводят в присутствии катализатора (алюмосиликатов: смеси оксида алюминия и оксида кремния) при температуре 450 — 500°С и атмосферном давлении. Обычно каталитическому крекингу подвергают дизельную фракцию. При каталитическом крекинге, который осу­ществляется с большой скоростью, получается бензин более высокого качества, чем при термическом крекинге. Это связано с тем, что наряду с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации алканов нормального строения.

Кроме того, образуется небольшой процент ароматических углеводородов, улучшающих качество бензина.

Бензин каталитического крекинга более устойчив при хранении, так как в его состав входит значительно меньше непредельных углеводородов по сравнению с бензином термического крекинга.

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

6. Бензин: состав и октановое число. Детонация. ( слайд 11)

Бензин – основное топливо для двигателей внутреннего сгорания. От его качества зависит работа двигателя, его долговечность, скорость передвижения. Давайте посмотрим, как работает автомобильный двигатель.

Смесь паров бензина с воздухом засасывается в цилиндр и сжимается поршнем.   

Сжатая смесь поджигается электрической ис­крой от запальной «свечи». Углеводороды, входящие в состав сме­си, сгорают с образованием оксида углерода (IV) и воды, а так­же оксида углерода (II). Образующиеся газы двигают поршень, совершая работу. Чем сильнее сжимается смесь паров бензина и воздуха, тем больше мощность двигателя. Однако смеси некото­рых углеводородов, входящих в состав бензина, сгорают со взры­вом еще до достижения максимального сжатия. И происходит это не от электрической искры, а от высокой температуры в цилин­дре. При этом взрывная волна стихийно распределяется в сжа­том пространстве цилиндра. Она с огромной скоростью ударяет о поршень, о чем свидетельствует характерный стук в двигателе. Та­кое взрывное сгорание, называемое детонацией, приводит к преж­девременному износу двигателя.

Было установлено, что детонацию в основном вызывают угле­водороды нормального (неразветвленного) строения. В то же вре­мя углеводороды с разветвленной углеродной цепью, а также не­предельные и особенно ароматические углеводороды допускают значительное сжатие паров бензина с воздухом.

Для характеристики качества бензина разработана октановая шкала. Каждый вид автомобильного топлива характеризуется октановым числом. За ноль принята способность к детонации у н-гептана, который детонирует очень легко. Октановое число относительно устойчивого к детонации 2,2,4 – триметилпентана, чаще называемого изооктаном, принято за 100.

По этой шкале бензин с октановым числом 92 имеет такие же детонационные свойства, как смесь 92 % (по объёму) изооктана и 8 % гептана. Именно октановое число указывают в маркировке бензина. Чем выше октановое число, тем мощнее может быть двигатель.

Октановое число бензиновой фракции, получаемой непосредственно перегонкой нефти, не превышает 65 – 70, такой бензин не подходит для современных двигателей.  Бензин с более высоким октановым числом получается при крекинге. В зависимости от типа крекинга бензин имеет октановое число 70 -80. Качество бензина можно улучшить также  риформингом.  (слайд 12)

 Риформинг – это процесс ароматизации бензинов, осуществляемый путём нагревания их в присутствии платинового катализатора. Более дешёвый и лёгкий путь увеличения октанового числа состоит в добавлении к бензину 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. Во многих странах и России , в связи с переходом на евростандарты, 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.

7. Исследование качества бензина.

Качество бензина – это проблема, которая многих волнует.

Как проверить качество бензина?

-Демонстрация фрагментов исследовательской работы учащихся « Качество бензина на АЗС п. Башмаково». (Учитель следит за соблюдением правил техники безопасности при проведении эксперимента.)

1) Один из способов заключается в том, что мы берем каплю бензина и смачиваем ею белую бумагу, затем слегка нужно подуть на место смачивания. Бензин испаряется. Если бумага осталась такой же белой, как и была, то бензин хорошего качества, если же нет, то в нем есть примеси, например, керосина, который оставляет жирное пятно.
2) Содержание смол в бензине можно определить:
— поместите каплю бензина на сферическое часовое стекло и подожгите;
— если останутся на стекле следы в виде концентрических колец беловатые, то бензин без смол или их очень мало.
— если кольца будут желтые и коричневые, то смол там достаточно, чтобы портить ваш Байк.

По следам на стекле можно определить и другие примеси. Например, бензин с примесью дизельного топлива сгорает не полностью оставляя на поверхности стекла мелкие капли.

3) Анализ на наличие воды в бензине: добавьте в бензин перманганат калия, и если он приобретет розовый цвет, значит в бензине есть примеси воды.

4) Проверка на наличие непредельных углеводородов

От их количества зависит стабильность топлива. Чем больше непредельных углеводородов, тем быстрее окисляются нефтепродукты (увеличивается содержание смол, органических кислот). Чтобы определить наличие нестойких соединений, нужно в пробирку налить топливо и примерно столько же водного раствора марганцово-кислого калия розового цвета. Содержимое пробирки перемешивают и дают отстояться водному слою. Изменение розового цвета на желтый указывает на наличие непредельных углеводородов. Бензины содержащие непредельные соединения, к длительному хранению малопригодны. Их нужно быстрее использовать.

8. Нефть в Пензенской области. Нефтепровод «Дружба». Обзор деятельности предприятий НПС « Башмаково», ЛПДС «Соседка». (Сообщение учащегося). (Сообщение учащегося) (Слайд 13)

Рефлексия. Вернитесь к пункту 1. Можете ли вы теперь изменить знак «?» на « +» ? Если нет, то какие по каким вопросам хотели бы узнать больше?_____________________

Формулирует задание:

IV. Домашнее задание. §10 стр.66 упр. 2, 3, 11 (О.С.Габриелян).

Мультимедийный проектор, компьютер, экран

Слайд 1

(презентация)

слайд 2

рабочие листы для учащихся.

Слайд

(презентация)

Слайд 6

(презентация)

Слайд 7

(презентация)

Самостоятель-ная работа учащихся с текстом учебника и составление интеллект-карты.

(Видеофрагмент. Виртуальная школа Кирилла и Мефодия)

Слайд 8

(презентация)

Коммуникативные УУД

Обеспечение настроя на плодотворную работу обучающихся на уроке; проверка готовности обучающихся к уроку

Познавательные:

логические – анализ объектов с целью выделения признаков;

Коммуникативные:

постановка вопросов;

формулируют собственное мнение и позицию;

планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками.

Познавательные УУД Сформировать умение анализировать, сравнивать, классифицировать и обобщать факты и явления; выявлять причины и следствия простых явлений.

формирование умений работать с  информацией, развивать познавательную активность, знакомство с основными способами вегетативного размножения покрытосеменных растений, его практическим значением в природе и хозяйственной деятельности человека; формирование умений строить логическое рассуждение, включающее установление причинно-следственных связей, поиск и использование аналогий, опираться в поиске решений на собственный опыт;

Коммуникативные УУД - формирование умений работать в группе, работать над приобретением навыков сотрудничества; самосовершенствование через проведение личностной рефлексии в рамках работы в группе.

Познавательные:

формулирование познавательной цели;

анализируют объект,

самостоятельно создают алгоритмы деятельности при решении проблем творческого и поискового характера;

осуществляют поиск и выделение необходимой информации

Коммуникативные УУД - формирование умений работать в группе, работать над приобретением навыков сотрудничества; самосовершенствование через проведение личностной рефлексии в рамках работы в группе.

Личностные УУД - развитие внутренней мотивации к изучению реальных объектов действительности, воспитание бережного ценностного отношения к  растениям, формирование положительных эмоций, самореализация личности обучающегося  в коллективе посредством общения и контакта с природными объектами в условиях учебно-практической деятельности;

Познавательные УУД Сформировать умение анализировать, сравнивать, классифицировать и обобщать факты и явления; выявлять причины и следствия простых явлений.

формирование умений работать с  информацией, развивать познавательную активность, знакомство с основными способами вегетативного размножения покрытосеменных растений, его практическим значением в природе и хозяйственной деятельности человека; формирование умений строить логическое рассуждение, включающее установление причинно-следственных связей, поиск и использование аналогий, опираться в поиске решений на собственный опыт;