Углеводороды и их применение

11 класс

Цели. Закрепить знания учащихся о химических свойствах и классификации углеводородов, познакомить с формами существования в природе, применением в хозяйственной деятельности людей, влиянием углеводородов и продуктов их переработки на окружающую среду. Развивать наблюдательность, умение соотносить знания, полученные в школе, с явлениями в окружающей природе, делать логические выводы, понимать сведения, поступающие из средств массовой информации. Выработать элементы экологического воспитания и стереотипы поведения в быту и на производстве, способствующие укреплению экологической безопасности.

Оборудование и реактивы. Таблицы с изображением строения углеводородов, шаростержневые модели молекул метана, этана, этилена, набор «Топливо», в пробирке – нефть.

ХОД УРОКА

Учитель. Мы изучили тему «Углеводороды» и сегодня на уроке обобщим пройденный материал. Особое внимание уделим вопросам нахождения углеводородов в природе, их практическому применению в хозяйственной деятельности человека, а также влиянию углеводородов и продуктов их переработки на окружающую среду.

Вопрос. Какие органические вещества называют углеводородами?

Ученик. Углеводородами называют органические вещества, состоящие из атомов углерода и водорода.

Учитель. На какие две группы можно разделить углеводороды по содержанию в них водорода?

Ученик. По содержанию водорода в молекулах углеводороды делятся на предельные и непредельные.

Учитель. Перечислите группы предельных и непредельных углеводородов, назовите их общие формулы.

Ученик. К предельным углеводородам относятся алканы и циклоалканы. Общие формулы:
алканов – С_nH_2n+2, циклоалканов – С_nH_2n.

К непредельным относятся алкены, алкадиены, алкины. Общие формулы алкенов – С_nH_2n,
алкадиенов и алкинов – С_nH_2n–2.

Учитель. Существуют ли различия в химических свойствах алканов и алкенов? Чем это объясняется?

Ученик. Различия в свойствах алкенов и алканов объясняются присутствием в молекулах алкенов двойной связи.

Пользуясь таблицами и шаростержневыми моделями молекул метана, этана и этилена (рис. 1), ученик подчеркивает различия в строении молекул, характере гибридизации, форме молекул, валентном угле, расстоянии между атомами углерода.

Рис. 1. Шаростержневые модели молекул: а – метана; б – этана; в – этилена

Учитель. Напишите уравнения реакций углеводородов по схемам:

Вызванные к доске два ученика записывают уравнения реакций, характеризующие химические свойства углеводородов.

Учитель. Назовите природные источники углеводородов.

Ученик. Наиболее важными источниками углеводородов являются природный и попутный нефтяные газы, нефть, каменный уголь.

Учитель. Где встречаются эти полезные ископаемые?

Пользуясь картой полезных ископаемых, ученик рассказывает о месторасположениях в России нефтяных газов, нефти, каменного угля.

Учитель. Каковы области применения попутного и природного газов? Каков состав этих газов?

Двое учащихся отвечают у доски. Первый рисует схему состава и применения природного газа, второй – схему состава и применения попутного газа.

Учащиеся записывают уравнения химических реакций, раскрывающих области применения попутного и природного газов:

Учитель. При сгорании природного газа выделяется много теплоты, поэтому он служит дешевым топливом в котельных установках, доменных, мартеновских и стекловаренных печах. При сгорании углеводородов, встречающихся в природе, расходуется большое количество кислорода. В результате образуются оксид углерода(IV) и вода, а также выделяется большое количество теплоты.

Вопрос. В настоящее время экологами остро ставится вопрос об изменении климата на Земле. Каковы причины этого явления?

Ученик. Человечество внезапно оказалось на пороге крупнейшего изменения климата, вызванного деятельностью человека. Это изменение неуправляемое и может иметь катастрофические последствия для человечества. Причина потепления климата – в увеличении содержания в атмосфере углекислого и некоторых других газов.

Учитель. Расскажите о парниковом эффекте.

Ученик. Солнечный свет проникает сквозь атмосферу, а идущее от земной поверхности тепловое излучение поглощается углекислым газом и некоторыми другими газами. Это природное явление получило название парниковый эффект. Чем выше концентрация парниковых газов, тем сильнее парниковый эффект (рис. 2).

Рис. 2. Схема парникового эффекта

В результате произойдет повышение уровня воды в мировом океане и резкое изменение погодных условий на территории всей нашей планеты.

Температура и климат, к которым мы привыкли, обеспечиваются концентрацией углекислого газа на уровне 0,03%. Человечество в результате своей хозяйственной деятельности увеличивает эту концентрацию, что приводит к потеплению климата. Это и есть парниковый эффект.

Учитель. Каковы источники углекислого газа?

Ученик. Углекислый газ образуется при горении топлива, дыхании, гниении, брожении и т.д. В биосфере содержание углекислого газа в воздухе поддерживается на одном уровне, т.к. его поступление равно удалению. В настоящее время люди нарушают равновесие, вырубая леса и используя ископаемое топливо. Сжигание угля, нефтепродуктов и природных газов приводит к увеличению содержания оксида углерода(IV) в атмосфере за один год почти на 5,5 млрд т. Еще приблизительно 1,7 млрд т СО₂ образуется за счет вырубания и сжигания лесов и органического вещества почвы (гумуса). В результате по сравнению с 1950 г. концентрация углекислого газа в атмосфере возросла к настоящему времени более чем на 20%. Чем дальше, тем больше это увеличение, т. е. растущее население планеты сжигает все больше топлива и вырубает все больше лесов.

Учитель. Каковы последствия потепления климата на планете?

Ученик. Если допустить сохранение существующих тенденций, то к 2050 г. концентрация СО₂ в атмосфере увеличится в два раза, что вызовет повсеместное потепление на 1,5–4,4 °С. Произойдет таяние горных ледников и полярных льдов, достаточное для поднятия уровня воды в мировом океане на 1,5 м. Затопление обширных прибрежных территорий заставит людей покинуть обжитые места и мигрировать в глубь суши. Готово ли человечество к неизбежному глобальному переселению миллионов беженцев?

Учитель. Какова стратегия борьбы с парниковым эффектом?

Ученик. Чтобы снизить и устранить в будущем действие парникового эффекта, необходимо разрабатывать и внедрять в хозяйственную деятельность людей солнечные и другие бестопливные источники энергии, прекратить вырубку лесов, расширить посадку деревьев.

Учитель. Известно о влиянии галогенпроизводных углеводородов на озоновый слой атмосферы. Какова природа озонового слоя?

Ученик. Наряду с видимым светом Солнце излучает ультрафиолетовые лучи. Если бы все ультрафиолетовое излучение попадало в нижние слои атмосферы, то вряд ли на Земле сохранилась бы жизнь, все растения и животные просто бы «зажарились».

Галогенуглероды СCl₂F₂ и ССl₃F очень летучи, нерастворимы в воде и не вымываются из атмосферы с дождем. Они распространяются в стратосферу, где на высоте порядка 30 км подвергаются фотолизу. Образующийся атомарный хлор разрушает озон.

Учитель. Перечислите основные способы защиты озонового слоя.

Ученик. Осенью 1985 г. в результате спутниковых наблюдений была обнаружена «дыра» в озоновом слое над Южным полюсом. Оказалось, что частицы облаков, формирующиеся при очень низких температурах, стимулируют высвобождение атомов хлора из фторхлоруглеводородов. Во время холодной арктической зимы эти процессы активизируются, количество высвободившегося хлора увеличивается. Затем весеннее солнце инициирует разрушение озона активным хлором.

Чтобы прекратить разрушение озонового слоя, нужно при ремонте холодильников улавливать фторхлоруглеводороды, сократить производство и использование в хозяйственной деятельности людей галогенуглеводородов.

Учитель. До сих пор человек был полновластным хозяином в покорении природы. Теперь ему следует вернуть свой долг, используя все достижения современной цивилизации. Необходимо спасти от уничтожения богатейший мир флоры и фауны нашей планеты.

Заключение

В оставшееся время проводится закрепление изученного материала по следующим вопросам.

1. Перечисление природных источников углеводородов.

2. Перечисление областей применения углеводородов.

3. Почему на Земле происходит потепление?

4. Как сохранить озоновый слой атмосферы?

Учитель подводит итоги урока, комментирует ответы учащихся на вопросы.

Л и т е р а т у р а

Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. Учебник для 10 класса общеобразовательных учебных заведений. М.: Просвещение, 1999; Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.: Мир, 1993.

Н.И.ТКАЧЕНКО,
учитель химии школы № 1
(г. Усть-Джегута,
Карачаево-Черкесская республика)