Природні джерела органічних речовин. Природний та супутній нафтові гази, їх склад. Використання

УРОК 8

Тема. Природні джерела органічних речовин. Природний та супутній нафтові гази, їх склад. Використання

Цілі: з’ясувати природні джерела органічних речовин, вивчити склад нафти природного газу, поширення у природі, галузі застосування.

Обладнання: таблиці.

Тип уроку: ВНМ(О).

Форми проведення: лекція, бесіда, “Спільний проект”, “Творча лабораторія”.

ХІД УРОКУ

I. Організація класу

II. Оголошення теми й мети уроку

III. Мотивація навчальної діяльності

У 9 класі ми вивчили класи вуглеводнів.

Які ви знаєте класи вуглеводнів? (Алкани, алкени й алкіни) На їх прикладах в 11 класі ми вивчили основні закономірності будови органічних речовин.

Ми з’ясували від чого залежить багатоманітність органічних речовин та їх властивості. Дайте відповідь на питання:

1) Від чого залежить багатоманітність органічних речовин? Чому їх так багато? (Від особливостей будови, сполучення атомів Карбону та явища ізомерії)

2) Від чого залежать властивості речовин? (Від будови речовин)

Природні джерела органічних речовин є найважливішим видом сировини для одержання майже всієї продукції сучасної промисловості

органічного синтезу та широко використовуються з енергетичною метою.

IV. Вивчення нового матеріалу

Метод “Спільний проект”

Учнів об’єднуємо в групи. Кожна група отримує завдання – з допомогою підручника та додаткової літератури опрацювати питання теми.

I група – природні джерела вуглеводнів.

II група – природний газ, поширення у природі, утворення, добування, застосування.

III група – супутній нафтовий газ, поширення у природі, добування, застосування.

IV група – експертна.

Орієнтовні доповіді учнів

1. Природні джерела вуглеводнів

Природними джерелами вуглеводнів є горючі копалини – нафта й газ, вугілля й торф. Поклади сирої нафти й газу виникли близько 100-200 мільйонів років тому. Найпоширенішими є дві теорії походження нафти: органічна й мінеральна. Відповідно до першої теорії, нафта утворилася з мікроскопічних морських рослин і тварин, які виявилися включеними в осадові породи, що утворилися на дні моря. Теорію мінерального походження нафти вперше висловив Д. І. Менделєєв. На початку XX ст. французький учений П. Сабатьє змоделював описаний Д. І. Менделєєвим процес у лабораторії й одержав суміш вуглеводнів, подібну до нафти. На відміну від нафти й газу вугілля й торф почали утворюватися близько 340 мільйонів років тому з рослин, які зростали на суші. Природний газ і сира нафта зазвичай виявляються разом з водою в нафтоносних шарах, розташованих між шарами гірських порід. Термін “природний газ” застосовується також до газів, які утворюються в природних умовах у результаті розкладання вугілля. Природний газ і сира нафта розробляються на всіх континентах, за винятком Антарктиди. Найбільшими виробниками природного газу у світі є Росія, Алжир, Іран і Сполучені Штати. Найбільшими виробниками сирої нафти є Венесуела, Саудівська Аравія, Кувейт та Іран.

2. Нафта й вугілля

Сира нафта являє собою маслянисту рідину, колір якої може бути найрізноманітнішим – від темно-коричневого або зеленого до майже безбарвного. У ній міститься велика кількість алканів. Серед них є нерозгалужені алкани, розгалужені алкани й циклоалкани з числом атомів Карбону від 5 до 40. У сирій нафті, крім того, міститься приблизно 10% ароматичних вуглеводнів, а також невелика кількість інших сполук, що містять сірку, кисень і азот.

Геологічний розріз нафтоносної місцевості

Вугілля є найдавнішим джерелом енергії, відомим людству. Воно являє собою мінерал, який утворився з рослинної речовини в процесі метаморфізму. Метаморфічними називаються гірські породи, склад яких зазнав змін в умовах високого тиску, а також високих температур. Продуктом першої стадії в процесі утворення вугілля є торф, що являє собою продукт розкладу органічної речовини. Вугілля утворюється з торфу після того, як він покривається осадовими породами. Ці породи зменшують уміст вологи в торфі.

3. Природний газ

Дещо про природний газ ми вже знаємо, тому що вивчали метан, який є його складовою частиною. Крім метану в природному газі містяться його найближчі гомологи. Чим вище молекулярна маса вуглеводню, тим його менше міститься у складі природного газу.

Склад природного газу

Компоненти	Формула	Вміст, %
Метан	CH4	88-95
Етан	C2H6	3-8
Пропан	C3H8	0,7-2,0
Бутан	C4H10	0,2-0,7
Пентан	C5H12	0,03-0,5
Карбон(ІV) оксид	CO2	0,6-2,0
Азот	N2	0,3-3,0
Гелій	Не	0,01-0,5

Природний газ, в основному, застосовують як пальне. Він має декілька переваг перед твердим і рідким паливом.

Застосування природного газу:

– Теплові електростанції.

– Заводські котельні.

– Промислові печі: доменні, мартенівські, скловарні тощо. У результаті: скорочення використання коксу, зниження вмісту сірки в чавуні, підвищення виробничої потужності печі.

– Для побутових потреб.

– Автотранспорт. У результаті: економія бензину, менше забруднення навколишнього середовища.

– Сировина для хімічної промисловості: добування багатьох органічних і неорганічних речовин.

4. Супутній нафтовий газ

Супутній нафтовий газ за своїм походженням також є природним газом. Існують поклади природного газу, що залягає разом із нафтою: він розчинився в ній та знаходиться над нею, утворюючи “нафтову шапку”, і разом із нею виходить на поверхню зі свердловини. Це і є так звані супутні нафтові гази. Вони є сумішшю летких вуглеводнів, хоча, на відміну від природного газу, в них менший уміст метану – до 40 %, а більше його гомологів та інших газів. Суміш газів розділяють і використовують як паливо і як хімічну сировину. Суміш пропану й бутану зріджують і зберігають під тиском у балонах. Це дає змогу транспортувати газ у місця, не підключені до мережі газопроводів.

Раніше супутній нафтовий газ не використовувався, а спалювався на місці. Можливості використання супутнього газу значно ширші, ніж природного, тому що в ньому вміст гомологів метану більший і шляхом його переробки можна отримати більше хімічних речовин. Щоб застосування супутнього газу було раціональним, його розділяють на суміші більш вузького складу:

– по-перше, це суміш пентану, гексану та інших рідких вуглеводнів, що утворює так званий газовий бензин;

– по-друге, суміш пропану з бутаном;

– по-третє, сухий газ, який складається з метану й етану.

Газовий бензин застосовується як добавка до бензину для кращого згоряння під час запуску двигунів.

Пропан і бутан у зрідженому стані використовуються в побуті й автотранспорті.

Сухий газ, за складом схожий на природний, використовується для органічного синтезу і як паливо.

Спікери груп після закінчення часу, відведеного на обговорення матеріалу, звітують біля дошки. Група експертів доповнює доповіді. Учитель коригує роботу учнів.

V. Закріплення й усвідомлення знань.

“Творча лабораторія”

Сьогодні на уроці ми з’ясували, що природний і супутній гази використовуються для виробництва багатьох неорганічних та органічних речовин.

1. Напишіть структурні формули вуглеводнів, які можуть входити до складу природного й супутнього газів.

2. Запишить рівняння реакцій добування з природного газу (метану):

А) водню;

Б) сажі;

В) ацетилену;

Г) хлорпохідних алканів.

Якщо учні забули, нагадуємо:

1) Неповний розклад метану відбувається за t? 1500 °С:

Утворюються ацетилен і водень.

2) Повний розклад – утворюється сажа (С) і водень:

3) Синтез із вугілля й водню вуглеводнів:

4) Галогенування алканів на світлі:

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

VI. Підбиття підсумків уроку

VII. Домашнє завдання