Интегрированный урок по химии и географии «Нефть и нефтепродукты.»
Не держу секрета яЯ не камень – жидкость я.Резко пахну, масляниста,Загораюсь очень быстро.Глубоко в земле живу,Людям честно я служу,Чёрным золотом зовусь,Очень трудно достаюсь.Получают из меняКеросин, бензин, масла!
Интегрированный урок географии-химии10 класс
Обобщающий семинар по теме: «Нефть. Нефтепродукты»
обобщить и систематизировать знания по теме: «Нефть. Нефтепродукты» из курсов географии и химии;повторить и обобщить знания о свойствах нефти;Нефть и экология.
Происхождение нефти?неорганическоеорганическое«Ко времени, когда из земли будет извлечен последний баррель нефти, еще не будет создана гипотеза ее образования» С.Пауэрс (геолог)
Физические свойства нефти Теплота сгорания-41 МДж/кг;1 м3 нефти может раствориться до 400м3 горючих газов;Нефть практически не растворима в воде;Цвет нефти зависит от её плотности;Нефти различаются по плотности(лёгкая и тяжёлая);Под действием УФ лучей нефть способна светиться.
Этапы развития ТЭК мира
Месторождения нефти в мире
ОПЕК (OPEC) – ОРГАНИЗАЦИЯ СТРАН-ЭКСПОРТЕРОВ НЕФТИВенесуэлаАлжирЛивияИракИранКувейтОАЭКатарСаудовская АравияИндонезияНигерияЦель: координация нефтяной политики государств-членов; обеспечение стабильности цен на мировом рынке, охрана окружающей среды.Каждой из стран ОПЕК установлена квота на добычу. Ни больше ни меньше, для поддержания уровня мировых цен на сырую нефть ( для середины октября 2008 г - 54 дол. за баррель, начало ноября 2008 г – 47 дол. за баррель). Поднимать добычу нельзя –цены «поползут» вниз, снижать – значит лишится дохода.
Ректификация нефтиРектификация – разделение смесей, основанное на неоднократном испарении жидкостей и конденсации паров.
Виды крекингаТермический крекингКаталитический крекингРиформинг
Сравнение каталитического и термического крекинга
ПРОДУКТЫ ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА НА ОСНОВЕ НЕФТИВОЛОКНАПЛАСТМАССЫЛЕКАРСТВАКРАСИТЕЛИКАУЧУКИРАСТВОРИТЕЛИВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
Продукты, получаемые из нефтиПреимущественно метан;Углеводороды с небольшим числом атомов углерода и низкой температуры кипения;Углеводороды с более высокой температурой кипения.
1 литр разлитой нефти загрязняет приблизительно около 40 тыс. литров морской воды
Нефтяное пятно в реке Нева
Непосредственное отравление живых организмов с летальным исходомНарушение физиологической активностиОбволакивание нефтепродуктамиНегативные изменения в среде обитания
Воздействие нефти на экосистемы
Уровень А:Обозначьте на контурной карте: а) десять стран - мировых лидеров по добыче нефти; б) основные грузопотоки нефти в мире. Уровень Б:Обобщив сообщения СМИ, опишите экологические бедствия, вызванные утечкой нефти, и способы преодоления их последствий. Уровень С:Составьте кроссворд (10-13 слов) на тему: «Нефть. Нефтепродукты»
Выбранный для просмотра документ Урок по нефти.docx
ИНТЕГРИРОВАННЫЙ УРОК ХИМИИ И ГЕОГРАФИИ
С.С. МАСТЮГА (учитель географии), И.Дз. РЕВАЗОВА (учитель химии)
МБОУ СОШ № 17, г. Владикавказ, РСО-А
ИНТЕГРАЦИЯ - (от лат. Integration – восстановление, соединение) – процесс, результатом которого является достижение единства и целостности, согласованности внутри системы, основанной на взаимозависимости и взаимодополняемости отдельных специализированных элементов.
Наверняка опыт проведения интегрированных уроков есть у каждого учителя. И хоть это требует большой подготовки, эффективность таких уроков довольна высока. Взаимосвязь двух учебных дисциплин в рамках 40 минут должна выглядеть гармонично и быть понятной ученику.
Посредством интегрированного урока мы пытались сформировать у учащихся целостную картину восприятия мира. Предметом изучения является один объект (в данном случае – нефть), который мы рассматриваем с точки зрения различных наук.
Предлагаем разработку интегрированного урока химии и географии, которым учитель географии обобщал и закрывал цикл тем по нефтяной промышленности мира, а учитель химии начинал изучение нефти и продуктов ее переработки.
На этом уроке в 10 классе присутствовали администрация и учителя школы.
Урок был подготовлен в течение 7 дней. Учителя химии и географии подобрали фактический материал и, используя ресурсы Интернета, подготовили презентацию. Учащимся было дано задание подобрать экологический материал и озвучить его в ходе урока.
АННОТАЦИЯ УРОКА
ТЕМА УРОКА: НЕФТЬ. НЕФТЕПРОДУКТЫ.
ТИП УРОКА: урок обобщения, систематизации и закрепления с элементами получения новых знаний.
ВИД УРОКА: интегрированный урок с применением ЭОР.
ПРЕДМЕТНАЯ ОБЛАСТЬ: химия + география
ЦЕЛЬ УРОКА: обобщить, систематизировать и закрепить знания о нефти.
ЗАДАЧИ УРОКА:
Образовательные: углубить и расширить знания учащихся об основных нефтяных месторождениях мира, а также ведущих нефтеэкспортирующих державах; познакомить учащихся с составом нефти, фракционной перегонкой нефти, способами получения и использования продуктов нефтепереработки; познакомить учащихся с экологическими проблемами, возникающими при добыче, транспортировке и переработке нефти.
Развивающие: развитие познавательного интереса к предметам; умение самостоятельно добывать необходимую информацию; расширить представление о значимости нефти, практически во всех сферах жизни.
Воспитательные: воспитывать ответственность за порученное дело.
Метод проведения урока: урок-эстафета (учителя и ученики передают слово друг другу) как одна из форм нетрадиционного урока в комбинации с межпредметной интеграцией, отражает тенденции времени и настроения. В процессе изучения химии очень часто понятия из близких областей (например, географии) переплетаются в разделах учебного материала.
На всех этапах урока как средство наглядности используется ИКТ (презентация в PowerPoint )
Задачи урока: познакомить учащихся с нефтью как естественноисторическим телом, гипотезами происхождения нефти, составом и свойствами; углубить и расширить представления школьников о природных источниках нефтехимического сырья; показать, что нефть – важный источник углеводородов.
Оборудование: географические карты, банка с нефтью, коллекция «Нефть и нефтепродукты», презентация.
(слайд 1) Не держу секрета я Я - не камень – жидкость я. Резко пахну, масляниста, Загораюсь очень быстро. Глубоко в земле живу, Людям честно я служу, Чёрным золотом зовусь, Очень трудно достаюсь. Получают из меня Керосин, бензин, масла!
(учащиеся сами определяют тему и цели урока слайды 2. 3)
(Учитель географии) С нефтью человек познакомился давно. Сведения о ней пришли к нам с Ближнего Востока. Археологические раскопки свидетельствуют о том, что еще в долине р. Евфрат нефть и продукты ее окисления (асфальт и др.) люди добывали 8-6 тысячелетий назад. Древние шумеры использовали битум вместо связующего раствора в кладке, как клей для закрепления кремневых лезвий в орудиях труда. В гробницах Ближнего Востока, в развалинах древних цивилизаций Америки находят украшения и различные конструкции, скрепленные нефтяным цементом. Нефть в древнем мире была грозным оружием: подожженная нефть лилась на головы штурмующих крепостные стены, горящие стрелы, смоченные в нефти, летели в осажденные города.
(1 ученик) В Древнем Египте нефть применяли для бальзамирования мумий. Нефть применялась в медицине как средство для заживления ран и язв, для лечения глазных болезней и т.д. В Вавилоне нефтью освещали улицы. В раннем средневековье нефть уже добывалась из колодцев, затем появились первые скважины глубиной до 200-300 м в Северной и Средней Италии, в Германии. В Китае бурение известно было еще до нашей эры.
(Учитель химии. Слайд 5). Происхождение нефти является одной из тайн природы. Спор об этом относится к числу «великих геологических споров», еще не завершенных.
Существует 2 теории происхождения нефти: неорганическая и органическая.
Предположение о неорганическом происхождении нефти выдвинул в 1876 г. Д.И. Менделеев. Он считал, что вода, попадающая в недра Земли по трещинам-разломам в земной коре, под действием высоких температур и давлений реагирует с карбидом железа, образуя углеводороды, которые поднимаются по трещинам породы, скапливаясь в пустотах-ловушках.
Основы биогенной основы теории происхождения нефти заложили М.В. Ломоносов и Н.Д. Зелинский, затем В.И. Вернадский и И.М. Губкин. Согласно этой теории нефть образовалась из остатков наземной растительности, которые сносились реками в водоемы, и морского зоо – и фитопланктона. Один из существенных доводов в пользу этой точки зрения является наличие в составе нефти спор и пыльцы растений, а также азотсодержащих органических соединений, вероятно, ведущих свое происхождение из хлорофилла растений и гемоглобина животных.
(2 ученик) Вопрос о происхождении нефти имеет не только теоретическое значение. Он прямо связан с проблемой исчерпаемости ресурсов природных источников углеводородов. Согласно биогенной теории запасы нефти образовались в ранние геологические эпохи, и сейчас, сжигая геологическое топливо, человечество необратимо тратит ту энергию, которую запасли доисторические живые организмы. Если же нефть постоянно образуется в глубинах Земли, то бурение глубоких скважин позволит найти практически неисчерпаемые запасы. Окончательное решение этого вопроса ученым еще предстоит найти, хотя на сегодняшний день все-таки наиболее доказанной считается теория биогенного происхождения нефти.
(Учитель химии.Д/О, слайд 6) Нефть – это маслянистая жидкость темно-бурого или почти черного цвета с характерным запахом. Каждая нефть имеет только ей присущий цвет: Кавказа – нефть темно-зеленая, Сибири – желтоватая, Белоруссии – розоватая, Мангышлака – черная.
Белая нефть – конденсат, состоящий из самых легких фракций углеводородов. Редко встречается на земле и представляет огромную ценность. Одно из месторождений – запад Свердловской области.
Каждая нефть имеет свой неповторимый букет запахов. Нефть Апшерона нельзя спутать по запаху с нефтью Ухты. Аромат нефти придают сопутствующий ей сероуглерод, остатки растительных и животных организмов.
По составу нефть – это сложная смесь углеводородов различной молекулярной массы, главным образом жидких. Обычно это алканы, циклоалканы и арены. По преобладанию того или иного класса углеводородов нефтехимики подразделяют нефти на метановые, нафтеновые, ароматические. В нефти, добываемой из разных месторождений, содержатся как углеводороды нормального строения, так и их изомеры. В ней найдены все изомеры пентана, гексана, гептана. (Д/З:записать все изомеры этих веществ и дать им названия).
(Учитель географии.слайд 7) За последние два столетия мировая топливно-энергетическая промышленность прошла в своем развитии два главных этапа. В течение 19 в. и первой половины 20 в. продолжался угольный этап, когда в структуре топливно-энергетического баланса резко преобладало угольное топливо .Затем наступил второй, нефтегазовый этап. Это объясняется многими преимуществами нефти и газа как наиболее эффективных энергоносителей перед твердым топливом. Предполагалось, что энергетический кризис 70-х гг. приведет к началу третьего этапа в развитии мировой энергетики – к довольно быстрому переходу от минерального топлива к ядерной энергетике, возобновляемым и нетрадиционным источникам энергии. Но этого не произошло в значительной мере из-за того, что нефть снова подешевела (в конце 80-х гг. до 100 и менее долларов за 1т.)
Задание№1.(учебник) Проанализируйте рисунок 23.Охарактеризуйте изменения, произошедшие в потреблении первичных энергоресурсов на протяжении 20 в.
(Учитель географии.слайд 8) Сегодня нефть добывается более чем в 80 странах мира. Однако основную часть этого вида топлива дает десяток стран, добывающий более 100 миллионов тонн нефти в год.
Задание: анализ рисунка 14. «Добыча нефти в 2006 г.»
(Учитель географии.слайд 9) К главным импортерам нефти относятся страны Азиатско-Тихоокеанского региона, США и европейские страны. В направлении этих регионов сформировались устойчивые потоки нефти и нефтепродуктов из стран Ближнего и Среднего Востока, Латинской Америки,Африки, России.
Задание (учебник) анализ рисунка 50. «Страны, имеющие максимальную протяженность магистральных нефтепроводов»
В последнее время на географию добычи нефти и газа все большее оказывает влияние использование морских месторождений. К концу 1980-х годов вблизи берегов 40 стран их было открыто более 500. Запасы морской нефти оцениваются в 20-30 млрд. т и более. Одним из важнейших районов добычи стала акватория Северного моря. Современная техника позволяет вести бурение в море на глубине 200-300 м.
(слайд 10) На мировой рынок поступает свыше 2/5 добываемой сырой нефти и 15% нефтепродуктов. Мировая добыча нефти составляет более 3,5 млрд. т, примерно 40% ее приходится на страны ОПЕК. На страны Персидского залива приходится 2/3 мировых разведанных запасов нефти и около1/3 ее добычи. Первым в истории экспортером черного золота была Венесуэла. В 1539 году в Мадрид была отправлена бочка нефти.
(слайд 11) Из 30 разведанных во всем мире нефтяных месторождений – гигантов 15 находятся в бассейне Персидского залива. Но даже среди них выделяются такие месторождения, как Гавар в Саудовской Аравии с запасами 12 млрд. т нефти и Эль-Буркан в Кувейте –8-9 млрд. т. Скважины на месторождениях Персидского залива фонтанирующие: их средний дебит составляет 1-2 тыс. т. в сутки. Общее число скважин – 5 тыс. Для сравнения: в США таких скважин 615 тыс., а среднесуточный дебит одной скважины 1-2 т.
(слайд 12) Нефть добывают в основном с помощью бурения скважин на суше, морях и океанах. Нефть, только что добытую из скважины, называют сырой. Ее нельзя использовать ни в качестве топлива, ни в качестве сырья для химических процессов. Она должна быть переработана.
(3 ученик) В 1745 г. На р. Ухте на Севере России архангельским промышленником и рудоискателем Ф.С. Прядуновым был построен первый в мире нефтеперегонный завод, на котором ежегодно перерабатывалось 27 тонн ухтинской нефти. Во-вторых, нефть стала необходимой для разработанного к концу 19 в. двигателя внутреннего сгорания и дизеля. В-третьих, в начале20 в. нефть становится универсальным топливом. Важную роль в этом процессе сыграл изобретенный инженером В.Г. Шуховым метод крекинга нефти.
(Учитель химии.слайд 13) 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. Перегонку осуществляют в установке, которая состоит из трубчатой печи и ректификационной (разделительной) колонны. В печи находится трубопровод, по которому непрерывно подается нефть, где она нагревается до 350 о С и в виде паров поступает в ректификационную колонну. Внутри она имеет тарелки с отверстиями. Пары нефти через отверстия попадают вверх, при этом они охлаждаются и сжижаются. При перегонке получают светлые нефтепродукты:
- бензин – С6 – С8 (tкип=40-180 о С): используется как авиа- и автомобильное топливо;
- лигроин – С8-С11 ( t кип =180-230 о С): используется как дизельное топливо и как растворитель в лакокрасочной промышленности, а также для переработки в бензин;
- керосин – С12-С15 ( t кип =230-300 о С): в течение многих лет использовался для освещения, теперь это топливо для реактивных двигателей;
- газойль – С15-С23 ( t кип выше 300 о С): соляровое масло как топливо.
Жидкая часть нефти, поступающей в колонну, стекает по тарелкам вниз, образуя мазут, представляющий собой ценную смесь большого количества тяжелых углеводородов.
Для получения высококачественных нефтепродуктов нефть подвергают вторичной переработке, которая связана с изменением структуры углеводородов, входящих в ее состав.
В первую очередь это процессы крекинга – расщепления молекул углеводородов на молекулы с меньшим числом атомов углерода, например:
Таким способом получают главным образом автомобильный и авиационный бензин (выход 70%).
Термический крекинг был открыт русским ученым В.Т. Шуховым в 1891 году.(слайды 14, 15).
Более перспективен каталитический крекинг (впервые осуществлен в 1918 году Н.Д. Зелинским). Его проводят в присутствии катализатора (смеси оксида алюминия и оксида кремния) при t =450-500 о С и атмосферном давлении. При каталитическом крекинге получается бензин более высокого качества, чем при термическом крекинге. Это связано с тем, что наряду с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации алканов нормального строения:
CH 3 – CH ( CH 3 ) – CH 2 – C ( CH 3 )2 – CH 3 - дать название веществу.
Еще одним из видов вторичной переработки нефти является риформинг – процесс ароматизации, т.е. превращение парафинов и циклопарафинов в ароматические углеводороды в присутствии платинового или молибденового катализатора.
(слайды 16-22) К основным загрязнителям вод Мирового океана относятся нефть и нефтепродукты. Ежегодные поступления нефти в океан достигают 30-35 млн. т. Загрязнение вод нефтью может происходить в результате ее естественных выходов в районах залегания, при нефтедобыче, транспортировке, переработке и использовании в качестве топлива и промышленного сырья.
Естественные выходы нефти приурочены к крупным нефтеносным районам, расположенным на континентальном шельфе у берегов Южной Калифорнии в Мексиканском и Персидском заливах, в Карибском и Аравийском морях, у побережья Аляски и Канады, у берегов Индонезии и в некоторых других районах. Поступление нефти в водную среду из этого источника приближенно оценивается в 0.5 млн. т/год.
(4 ученик) Загрязнение водных объектов нефтью в районах интенсивной добычи отмечается повсеместно. Неправильные действия и технические неполадки в процессе бурения и эксплуатации скважин приводят к залповым выбросам нефти. Так, например, хрестоматийным примером больших утечек из скважин является Санта-Барбара в Калифорнии, где нефть в результате выброса покрыла акваторию площадью 2072 кв. км, а общий объем вылившейся нефти через 100 дней после выброса оценивался в 15 млн. литров.
(Учитель химии) Сильное загрязнение водной среды происходит при транспортировке нефти. В настоящее время 65% мировой добычи нефти перевозится морским путем. Согласно прогнозам, объем перевозок возрасте т более,чем вдвое, при одновременном увеличении тоннажа и мощности танкерного флота.
Нефть нерастворима в воде и ее плотность меньше, чем у воды, попадая в нее, нефть растекается по поверхности, препятствуя растворению кислорода. (Д/О) добавим небольшое количество нефти в стакан с водой. Жидкости не смешиваются. Наблюдается нефтяная пленка на поверхности воды.
(5ученик) Если нефть попала в водоем, то нефтяная пленка на поверхности воды нарушает обмен тепла, влаги и газов между водной средой и атмосферой, в результате нарушается биологическое равновесие. 1 л разлитой нефти загрязняет приблизительно около 40 тыс. л морской воды. Воздействие нефти на экосистемы проявляется по-разному в зависимости от степени загрязнения. Это может быть:
- непосредственное отравление живых организмов с летальным исходом.
- нарушение физиологической активности.
(Учитель географии) Для удаления нефтепродуктов из сточных вод на заводах применяют типовые нефтеловушки, представляющие собой горизонтальные отстойники. Продолжительность пребывания воды в нефтеловушке обычно составляет 2 часа при расчетной скорости потока 3-8 мм/ c . В отечественной и зарубежной практике при доочистке сточных вод, прошедших нефтеловушку, применяются пруды дополнительного отстоя. Пруд обеспечивает снижение содержания нефтепродуктов в воде до 30-60 мг/л
(Учитель химии) Итак, нефть и продукты ее переработки – это то, без чего сегодня человечество не проживет дня. Мы рождаемся и живем в мире продуктов и вещей, полученных из нефти. Д.И. Менделеев говорил, что топить нефтью, это все равно, что топить ассигнациями. К сожалению, на сегодняшний день мы не бережем углеводородное сырье. Напрасно сжигая нефтепродукты, человечество приближает момент их исчерпания. Кроме того, сжигание нефти приводит к печальным экологическим последствиям.
Литература
О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов настольная книга учителя химии.- М.: Дрофа, 2004.