Кам’яне вугілля, продукти його переробки. Основні види палива та їх значення в енергетиці країни. Охорона навколишнього середовища від забруднень під час переробки вуглеводневої сировини та використання продуктів її переробки

УРОК 11

Тема. Кам’яне вугілля, продукти його переробки. Основні види палива та їх значення в енергетиці країни.

Охорона навколишнього середовища від забруднень під час переробки вуглеводневої сировини та використання продуктів її переробки

Цілі: одержати знання про кам’яне вугілля, його склад, процеси та продукти його переробки, про основні види палива та їх значення в енергетиці країни; з’ясувати напрямки охорони навколишнього середовища від забруднень під час переробки вуглеводневої сировини та використання

продуктів її переробки.

Обладнання: мультимедійний проектор, роздавальний матеріал, ППЗ “Органічна хімія. 10-11 класи”.

Тип уроку: ВНМ(Д).

Форми проведення: “Міні-тести”, “Незакінчені речення”, “Самоперевірка”, метод “Спільний проект”, презентації учнів.

ХІД УРОКУ

I. Організація класу

II. Оголошення теми й мети уроку

III. Актуалізація опорних знань

Хімічна розминка (самостійна робота)

І варіант

1. Міні-тест

1) Вкажіть правильне твердження щодо детонаційної стійкості бензину:

А) здатність бензину вибухати у двигунах внутрішнього згоряння;

Б)

здатність бензину згоряти без вибуху у двигуні з іскровим запалюванням;

В) підвищення октанового числа бензину з допомогою спеціальних добавок;

Г) стійкість бензину до нагрівання.

2) Вкажіть правильне твердження, яке характеризує крекінг:

А) процес сполучення низькомолекулярних речовин з утворенням високомолекулярних;

Б) розщеплення вищих вуглеводнів з утворенням нижчих;

В) приєднання водню до молекул вуглеводнів;

Г) відщеплення водню від молекул вуглеводнів.

3) Вкажіть основні продукти перегонки нафти:

А) водень;

Б) гас;

В) етан;

Г) газойль.

4) Вкажіть фізичні властивості нафти:

А) рідина темно-бурого кольору;

Б) безбарвна рідина;

В) густа оліїста рідина;

Г) добре розчинна у воді.

5) Вкажіть переваги природного газу перед кам’яним вугіллям:

А) екологічно чисті продукти згоряння;

Б) потребує більшого об’єму повітря для спалювання;

В) дає вищу теплоту згоряння;

Г) є сировиною для хімічної промисловості.

6) Вкажіть основні компоненти природного газу:

А) азот;

Б) метан;

В) етан;

Г) гелій.

7) Вкажіть природні джерела вуглеводнів:

А) вода;

Б) кам’яне вугілля;

В) вапняк;

Г) нафта.

2. Закінчіть речення.

1) Бензин у великих кількостях використовують як ______________ й ____________________ пальне.

Авіаційне, автомобільне.

2) За складом нафта – складна суміш _______________ різної молекулярної маси, головним чином __________________.

Вуглеводнів, рідких.

3. Напишіть рівняння реакцій, з допомогою яких можна здійснити перетворення:

II варіант

1) Вкажіть основну теорію походження нафти:

А) теорія будови органічних речовин;

Б) теорія мінерального походження;

В) теорія О. М. Бутлерова;

Г) теорія органічного походження.

2) Вкажіть чим відрізняється супутній нафтовий газ від природного:

А) найкращий вид палива;

Б) містить менше метану;

В) мають більш різноманітний склад;

Г) його спалюють під час добування.

3) Вкажіть правильну відповідь щодо складу нафти:

А) суміш газуватих, рідких і твердих вуглеводнів;

Б) суміш рідких і твердих вуглеводнів;

В) суміш рідких вуглеводнів;

Г) суміш газуватих і твердих вуглеводнів.

4) Вкажіть спосіб первинної переробки нафти:

А) фільтрування;

Б) перегонка;

В) відстоювання;

Г) випарювання.

5) Вкажіть світлі нафтопродукти:

А) мазут;

Б) бензин;

В) етан;

Г) газойль.

6) Вкажіть правильне твердження щодо застосування газойлю:

А) паливо в котельних установках;

Б) паливо для тракторів;

В) пальне для дизелів;

Г) пальне для ракет.

7) Вкажіть правильне твердження щодо застосування мазуту:

А) паливо в котельних установках;

Б) паливо для тракторів;

В) пальне для дизелів;

Г) пальне для ракет.

2. Закінчіть речення.

1) Мазут, крім переробки на мастила і ________________, використовують як ________________ рідке пальне.

Бензин, котельне.

2) Первинна ________________ нафти полягає в її _________________.

Переробка, перегонці.

3. Напишіть рівняння реакцій, з допомогою яких можна здійснити перетворення:

Перевірку здійснюємо методом “Самоперевірка”. Відповіді проектуємо на екран.

IV. Вивчення нового матеріалу

Метод “Спільний проект”

Учні об’єднуються в групи. Кожна група отримує завдання й опрацьовує його. Після опрацювання нового матеріалу групи обмінюються отриманою інформацією.

Питання групам

1. Склад кам’яного вугілля. Продукти переробки вугілля.

2. Застосування продуктів переробки кам’яного вугілля.

3. Негативний вплив продуктів переробки вугілля на навколишнє середовище (парниковий ефект, фотохімічний смог, кислотні дощі).

4. Методи запобігання забрудненню навколишнього середовища.

V. Усвідомлення й закріплення знань

1) Складіть схему, яка відображає склад кам’яного вугілля.

2) Складіть схему, яка відображає продукти переробки кам’яного вугілля та їх застосування.

3) Розв’яжіть задачу.

Яка маса коксу витратиться на відновлення заліза з 320 г ферум(ІІІ) оксиду?

VI. Підбиття підсумків уроку

VII. Домашнє завдання

Додатки

Орієнтовні відповіді груп

І група

Склад кам’яного вугілля. Продукти переробки вугілля

Вугілля – це тверда горюча копалина органічного походження, що утворилась із вимерлих рослин і планктону в результаті діяльності мікроорганізмів. Кам’яне вугілля, як і нафта, не індивідуальна речовина. До його складу входять вільний вуглець (до 10%), органічні речовини, що містять Карбон, Гідроген, Оксиген, Сульфур, Нітроген, мінеральні речовини (вони залишаються у вигляді шлаку після спалювання вугілля).

Склад кам’яного вугілля

Вам відомо, що вугілля використовується як паливо, але не менше значення надається хімічній переробці вугілля з метою вилучення величезної кількості цінних речовин. Унаслідок нагрівання до 1000 °С без доступу повітря вугілля перетворюється на кокс. Цей процес називається коксування. Кокс на 96-98 % складається з вуглецю. Разом із коксом утворюються коксовий газ, амоніакова вода й кам’яновугільна смола, що є багатим джерелом різноманітних речовин, – з неї їх виділено близько 500. Основна галузь застосування коксу – металургія. Він необхідний для добування заліза з РУД.

II група

Застосування продуктів переробки кам’яного вугілля

Перегонкою й хімічною обробкою кам’яновугільної смоли добувають ароматичні вуглеводні: толуен, нафталін, феноли, інші цінні речовини. Кам’яновугільна смола й коксовий газ перероблюються на коксохімічних заводах. У розвитку синтетичної органічної хімії кам’яновугільна смола відіграла особливу роль. Як джерело хімічних сполук кам’яне вугілля почало використовуватися раніше, ніж нафта і природний газ. На основі продуктів, виділених із кам’яновугільної смоли, виникли цілі галузі хімічної промисловості – виробництво синтетичних барвників, лікарських препаратів, засобів захисту рослин, вибухових речовин тощо. Кам’яновугільна смола виявилася доступною сировиною для виробництва всіх цих продуктів, що уможливило їх багатотоннажне виробництво. Після фракціонування залишається чорна маса – пек, що застосовується в шляховому будівництві, для виготовлення електродів, кровельних матеріалів, лаків.

З амоніакової води вилучають амоніак і солі амонію й направляють на виробництво нітратних добрив.

Коксовий газ після очищення містить багато газів.

Склад коксового газу

Компоненти	Формула	Вміст, %
Водень	H2	60
Метан	CH4	5
Карбон(ІІ) оксид	CO	5
Етилен	С2Н4	2
Азот	N2	4
Карбон(ІV) оксид	CO2	2
Інші гази	2

Коксовий газ використовується як паливо в промисловості, а також як хімічна сировина. З нього виділяють водень для різних синтезів.

Отже, кам’яне вугілля – цінна хімічна сировина, яку вигідніше переробляти, ніж спалювати. Завдяки значній різноманітності його складу можна одержувати набагато більший асортимент продуктів, ніж із нафти та природного газу.

Застосування продуктів переробки кам’яного вугілля

III група

Негативний вплив продуктів переробки вугілля на навколишнє середовище

Життя людини повсякденно пов’язане зі спалюванням горючих речовин у побуті, на транспорті, у промисловості. Крім користі, застосування нафтопродуктів, вугілля і природного газу створює ряд проблем, негативних для розвитку цивілізації та загалом для виживання людства.

Тепловий баланс нашої планети підтримується завдяки тому, що діоксид Карбону й вода, які містяться в атмосфері, поглинають енергію сонячного випромінювання (інфрачервону частину спектра), а потім перевипромінюють її. Таким чином на планеті зберігається тепло. Поглинання і випромінювання енергії діоксидом Карбону та іншими речовинами спричиняє парниковий ефект. Отже, можна сказати, що ми живемо в умовах парникового ефекту, і це відповідає нормальному стану атмосфери, комфортному для нас. Проте посилення цього ефекту може мати згубні наслідки, зокрема – глобальне підвищення температури й, у зв’язку з цим, зміну клімату.

До цього може призвести підвищення концентрації вуглекислого газу за рахунок спалювання горючих речовин. Протягом останніх 100 років у результаті техногенної діяльності людини вміст вуглекислого газу в атмосфері невпинно зростає.

Крім парникового ефекту в результаті переробки й використання горючих корисних копалин атмосфера забруднюється шкідливими речовинами, такими як карбон(ІІ) оксид СО (від невпинного згоряння пального у двигунах), сульфур(ІV) оксид SO2 (утворюється із сірки, що міститься у вугіллі й бензині), метан СН4 (витік газу), гідроген сульфід H2S (виділяється під час перегонки нафти), оксиди Нітрогену NO, NO2 (під час високотемпературного горіння) та ін. Усі ці речовини спричинюють фотохімічний смог, кислотні дощі тощо.

Фотохімічний смог утворюється в результаті реакцій, що відбуваються під впливом сонячного світла (фотохімічні реакції). При цьому, крім наявних у повітрі забруднювачів, додатково утворюються діоксид Нітрогену й озон. Останній реагує з вуглеводнями, що виділяються в повітря від неповного згоряння пального. У результаті утворюються сполуки, небезпечні для здоров’я людей і шкідливі для довкілля. Фотохімічний смог уперше спостерігався в Лос-Анджелесі.

Крім цього, під час згоряння пального утворюється дим, в якому містяться дрібні частинки вуглецю і твердих вуглеводнів, що не згоріли, а також сполуки Кадмію, Плюмбуму, Меркурію та інших елементів, надзвичайно шкідливих для здоров’я.

IV група

Методи запобігання забрудненню навколишнього середовища

Яким чином можна позбутися шкідливих забрудників, що утворюються в результаті використання палива й пального?

1) По-перше, можна ощадливо використовувати ці продукти, тим самим зменшуючи кількість шкідливих викидів.

2) По-друге, можна вилучати з палива сірку ще до його використання.

3) По-третє, створювати технологічні умови для повного згоряння вугілля в котельнях, на теплоелектростанціях і бензину у двигунах автомобілів.

4) По-четверте, можна вловлювати відходи після згоряння палива з допомогою фільтрів.

5) По-п’яте, можна замінити джерела енергії: замість енергії палива використовувати енергію сонця, вітру, води, ядерну та геотермальну енергію.