Природные источники углеводородов

Интегрированный урок по географии и химии

Цели. Обобщить и систематизировать знания, активизировать познавательную деятельность учащихся, показать межпредметную связь химии и географии.
Оборудование. Карта «Полезные ископаемые», коллекция горных пород и минералов, плакат «Угольное дерево», раздаточный материал (карточки по определению стран, добывающих нефть).

ПЛАН УРОКА

• Организационный момент (постановка цели урока).
• Каменный уголь (учитель географии).
• Нефть: происхождение, пути переработки (учитель химии).
• Основные месторождения каменного угля и нефти (учитель географии).
• Вопросы экологии (учитель химии).
• Интересные сведения о природных источниках углеводородов (учителя химии и географии).
• Викторина.
• Заключение.

По ходу урока проводится фронтальная работа с классом.

ХОД УРОКА

Организационный момент

Учитель химии. В начале урока я прочитаю вам четверостишие М.В.Ломоносова, которое стало эпиграфом урока:

Много богатств находится в недрах России. Двум из них посвящен урок. Это нефть и каменный уголь, с которыми вы познакомились на уроках природоведения, продолжили изучение на уроках химии и географии. Основная цель урока – обобщить ранее изученный материал, акцентировать ваше внимание на наиболее интересных фактах.

Каменный уголь

Учитель географии (показывает карточки и задает вопросы).
1. Какой из природных источников углеводородов получил название «солнечный камень»?

(Каменный уголь.
Различают бурый и каменный угли, антрацит.)

2. Какие полезные ископаемые скрываются за следующими словами:
а) коричневый уголь (торф);
б) зеленый уголь (сланцы);
в) черное золото (нефть)?
Ученые-геологи называют полезные ископаемые органического происхождения каустобиолитами. Особое место среди них в жизни человека занимают уголь и нефть. Каково происхождение каменного угля?
Чистый углерод в природе встречается редко, главным образом в виде минералов – алмаза и графита, а также в пластах каменного угля. Огромные запасы каменного угля в земной коре созданы жизнедеятельностью растений, которые в процессе фотосинтеза накапливают углерод. Если растение после гибели разлагается без доступа воздуха (под водой, под землей), то часть углерода превращается в газообразные соединения. Оставшийся углерод накапливается в свободном твердом состоянии и образует пласты ископаемого угля, покрытые толщами глины и песка. В зависимости от природных условий образуются различные виды угля (демонстрация и пояснения).
Каменный уголь – плотный минерал черного цвета, то матовый, то блестящий. Содержание углерода – 82%. Температура возгорания более 300 °С.
Бурый уголь – плотное, твердое вещество бурого цвета, в нем можно различить волокна древесины, из которой он произошел. Содержание углерода – 70%. Температура возгорания до 70 °С.
Антрацит – очень плотный минерал черного цвета, блестящий. Содержание углерода – 95%. Температура возгорания – 500 °С.
Торф не имеет плотной структуры, содержание углерода – 58%. Его происхождение доказал еще Ломоносов: «Торф, когда сгорит, оставляет пепел и дает из него поташ, как и другие растения. Он, конечно, не из минерального царства. Химические опыты показывают перегонкой из чистого торфа те же произведения, как происходят из растений».
Интересно описан процесс образования каменного угля в недрах земли в стихотворении Веры Инбер:

После прочтения стихотворения задаются вопросы.

Учитель географии. 1. Назовите эру, в которой произошло наиболее значительное образование залежей каменного угля.

(Карбон, палеозой.)

2. Каков климат этой эры?

(Теплый, влажный.)

3. Назовите растения, которые послужили основой для образования угля.

(Хвощи, плаунообразные.)

4. Назовите период мезозойской эры, когда происходило образование и накопление торфа, горючих сланцев, угля.

(Меловой.)

Вывод. В геологической истории Земли были периоды интенсивного образования и накопления полезных ископаемых.

Нефть: происхождение, пути переработки

Учитель химии.

Нефть – это один из самых главных природных источников углеводородов. С ней человек познакомился давно. Сведения о нефти дошли до нас с Ближнего Востока. Археологические раскопки свидетельствуют о том, что в долине реки Евфрат нефть добывали и перерабатывали восемь тысячелетий назад. Битумом покрывали дно бассейнов, применяли его для предохранения от гниения деревянных балок. Асфальтом бальзамировали мумии. Нефть применялась в медицине для заживления ран, язв и лечения глазных болезней. С прорывом нефтяных фонтанов связывают гибель Содома и Гоморры. Существует легенда о том, что во время установления палатки Александра Македонского на берегу Аму-Дарьи был обнаружен источник нефти. Это было великое предзнаменование, которое положило конец колебаниям полководца, и армия направилась на покорение Индии. В истории известен греческий огонь – это смесь нефти и селитры. Она использовалась для огнеметов.
В России нефть стали добывать и использовать в ХVIII в. Первый завод по ее переработке был построен в 1745 г. на реке Ухте. Главным продуктом являлся керосин.
Открытым остается вопрос о происхождении нефти. Существуют две гипотезы.
Первая гипотеза – органическая (происхождение нефти из растительных и животных остатков). Процесс их превращения в нефть протекает на глубине 2,5–6 км при температуре 160 °С без доступа воздуха под высоким давлением.
Вторая гипотеза – неорганическая. Приверженцем этой гипотезы был Д.И.Менделеев. Он считал, что в недрах земли под действием температуры из углерода и водорода образуются нефтяные углеводороды, которые накапливаются в подземных ловушках.
Нефть – это смесь различных углеводородов. Состав нефти зависит от месторождения: бакинская нефть богата циклопарафинами, ферганская – предельными углеводородами, пермская – ароматическими углеводородами. Нефть – ценное химическое сырье.

Вопросы и задания учащимся

1. Какие известны пути переработки нефти?
2. На чем основана простая перегонка? Какие продукты можно получить при перегонке? Где они применяются? В чем недостаток процесса простой перегонки? Что такое крекинг?
3. Какие бывают виды крекинга? Каковы преимущества и недостатки данного способа переработки нефти?
4. Как практически отличить крекинг-бензин от бензина простой перегонки?
Задача. Определить объем бутана, образующегося в процессе каталитического крекинга октана массой 57 г, если выход бутана составляет 70% от теоретически возможного.

Основные месторождения
каменного угля и нефти

Учитель географии. Каменные угли и нефть встречаются не повсеместно, а сосредоточены в отдельных районах земного шара, где имелись благоприятные условия для их образования. Крупнейшие каменноугольные бассейны относятся к осадочному чехлу платформ и расположены в северном полушарии, на материках Америки и Евразии.

Задания учащимся

1. Назовите страны, где расположены перечисленные ниже бассейны:

2. Назовите и покажите на карте страны, где ведется наибольшая добыча угля.

(США, Китай, Россия.)

3. Назовите и покажите на карте моря и заливы, со дна которых добывают нефть.

Обратите внимание, что четыре из восьми крупнейших угольных бассейнов расположены на территории России. Нефтяные месторождения связаны с обширными погруженными областями земной коры, предгорными краевыми прогибами. Особо выделяется район Персидского залива. По числу месторождений-гигантов (45) лидируют страны этого региона (показывает на карте): Саудовская Аравия, Ирак, Иран, Кувейт, Бахрейн, Объединенные Арабские Эмираты.

Вопросы экологии

Учитель химии. Добыча каменного угля и нефти, развитие промышленности по их переработке, транспортировка – все это ведет к ухудшению экологической обстановки планеты. Вот факты:
· ежедневно в мире сливается в океан 18 тыс. т нефти;
· сжигается до 90 тыс. т нефти;
· 56 млн т углекислого газа выбрасывается в атмосферу.
Более 20 лет назад Тур Хейердал, известный ученый, писал: «Посреди океана, открытого для Европы Колумбом, теперь нельзя руку сунуть в воду, чтобы не вымазаться в грязи». Конечно, он имел в виду нефть. Если и дальше ничего не изменится к лучшему, мировой океан покроется нефтяной пленкой и все живое в нем погибнет.

Очаги экологического нездоровья на нашей планете – места наиболее интенсивной добычи нефти. Средиземное море – это уже не большое синее море, а резервуар черной жижи. Через несколько десятков лет оно может превратиться в большой мертвый водоем.
Северное море... Принц Чарльз назвал его большой клоакой. Балтика, Ладога, реки, озера... «Мы наполнили реки дерьмом, мусором, нефтью, красками, ядами», – замечает американский эколог Джон Берд. И все-таки основные загрязнители вод – нефть и нефтепродукты. Очистить огромные водные пространства от этих веществ трудно.
Задание учащимся. Предложите способы очистки воды от нефти.
Ученики отвечают и проводят эксперимент по очистке воды с использованием пробки, пенопласта.

Интересные сведения
о природных источниках углеводородов

1. Издержки при добычи нефти на 1 т составляют:

Саудовская Аравия – 4–7 долларов,
США – 60–80 долларов,
район Северного моря – 75–100 долларов.

2. Доход на душу населения в Объединенных Арабских Эмиратах и Саудовской Аравии составляет 27 000 долларов.
3. Условия работы на месторождении Прадхо-Бей в США впору назвать экстремальными: температура воздуха здесь опускалась до –74 °С.
4. Залежи и добыча нефти оказывают влияние на топонимику.
Задание учащимся. Как переводится название города Майкоп?

(Тюрские слова «май» – масло и «копа» – болото.)

Расшифруйте названия городов:
Карамай (Китай) («кара» – черное, «май» – масло), Небит Даг (Туркмения) («небит» – нефть, «даг» – гора).
5. Нефти в Кувейте и Объединенных Арабских Эмиратах хватит на 100 лет.
6. Нефтяной кризис повлиял на быт: температура в государственных учреждениях Германии не должна превышать 18 °С; на лестницах домов свет зажигается на минуты, которые необходимы человеку для того, чтобы подняться на свой этаж.
7. На острове Тринидад в Карибском море есть асфальтовое озеро глубиной 1 км. Оно содержит 15 млн т асфальта. Происхождение его неизвестно.
8. Огнетушитель придумал О.Лоран случайно, когда тушил горящую нефть пивом.

Викторина

На партах учащихся имеются карточки.
1. Необходимо по характеристике страны – лидера по добыче нефти определить ее название:
а) подавляющая часть страны исповедует ислам;
б) подавляющая часть населения арабы;
в) в стране находится Мекка – родина основоположника ислама Мухаммеда (Магомета);
г) страна, где, по преданию, в г. Медине находится гробница основателя ислама.
2. По названию столицы определите государство:

3. Как переводится слово «петролеум»?

(Каменное масло.)

4. Вы уже знаете о древних каменноугольных деревьях, которые произрастали в первобытном лесу. А мы с вами вырастим свое небывалое угольное дерево. Дерево это, конечно, воображаемое. Но листья на нем самые настоящие (рис.). Чтобы одеть дерево в листву, необходимо вспомнить, какие вещества можно получить из каменного угля.
Дети дают ответ. После каждого правильного ответа на дереве рисуют листочек.

Рис. Угольное дерево

Учитель химии (обобщает). Растут на угольном дереве пластмассовые игрушки. Это потому, что многие пластмассы делают из переработанного угля.
Одна из ветвей угольного дерева проросла прямо в аптеку. На ней висят всякие лекарственные вещества, добываемые из угля.
Ах какой душистый запах у этой ветки угольного дерева! Это потому, что из угля добывают ароматические вещества. А на этой ветке опасный плод – взрывчатка.
Автомобильные шины и тонкая прозрачная одежда из капрона, холодильники и рыболовные сети, краски, лаки, пластмассы – все это растет на угольном дереве.

Заключение

Учитель химии. Природные источники углеводородов необходимы человеку. Но при их добыче, транспортировке необходимо помнить слова пророка Иеремии: «Я ввел вас в Землю плодоносную, чтобы вы питались плодами и добром ее, а не вошли и оскверняли Землю мою и достояние мое сделали мерзостью».
Домашнее задание. «Сборник задач и упражнений» И.Г. Хомченко (М.: Новая Волна, 1997), упражнения 22.5, 22.6, 22.9.

Ф.И.ГОЛОВАНОВА,
учитель химии,
Н.И.ВАСИЛЬЕВА,
учитель географии,
средняя школа № 6
(г. Канаш, Чувашия)