Розробка конспекту уроку "Нафта, її властивості"

 Тема уроку.   Нафта. Склад. Властивості нафти.

Мета: Опрацювання матеріалу надасть можливість:

• Вивчити склад, походження нафти.
• Познайомитися з фізичними та хімічними властивостями нафти.
• Ознайомитися з основними процесами видобутку вуглеводнів із нафти.

 Завдання  для самостійного опрацювання

 План вивчення теми:

      1. Опрацювати матеріал підручника ( Підручник Ярошенко О.Г., Хімія: Підручник  для 11 кл (рівень стандарту),   параграф 10, с.91- 98)

     2. Переглянути презентацію з теми  «Нафта. Склад. Властивості нафти»

     3. Виконати контрольні вправи

Завдання для опрацювання на уроці   

 Класна робота

Нафта, її склад і властивості

 Нафта - рідке паливо

    Що ж таке нафта? Теплотехнік відповість, що це прекрасне, висококалорійне паливо. Але хімік заперечить: ні! Нафта - це складна суміш рідких вуглеводнів, у яких розчинені газоподібні й інші речовини. І щоб перелічити всі продукти, одержувані з нафти, потрібно витратити кілька аркушів, тому що їх уже кілька тисяч.

    Ще Д.І. Менделєєв помітив, що розпалювати вогнище нафтою все рівно, що топити її грошима.

    Нафта (від перс. neft) - пальна масляниста рідина зі специфічним запахом, розповсюджена в осадовій оболонці Землі і яка є найважливішою корисною копалиною.

Фізичні властивості нафти

 Найголовнішою властивістю нафти, які принесли їй світову славу виняткових енергоносіїв, є її здатність виділяти при згорянні значну кількість тепла. Нафта і її похідні володіють найвищою серед усіх видів палив теплотою згоряння. Теплота згоряння нафти - 41 МДж/кг, бензину - 42 МДж/кг. Важливим показником для нафти є температура кипіння, що залежить від будови вхідних до складу нафти вуглеводнів і коливається від 50 до 550°С.

    Нафта, як і будь-яка рідина, при визначеній температурі закипає і переходить у газоподібний стан. Різні компоненти нафти переходять у газоподібний стан при різній температурі. Так, температура кипіння метану -161,5°С, етану -88°С, бутану 0,5°С, пентану 36,1°С. Легені нафти киплять при 50-100°С, важкі - при температурі більш 100°С.

     Розходження температур кипіння вуглеводнів використовується для поділу нафти на температурні фракції. При нагріванні нафти до 180-200°С википають вуглеводні бензинові фракції, при 200-250°С - лігроїнові, при 250-315°С - керосиново-газойлеві і при 315-350°С - масляній. Залишок представлений гудроном. До складу бензинової і лигроиновой фракцій входять вуглеводні, що містять 6-10 атомів вуглецю. Гасова фракція складається з вуглеводнів з , газойлева - і т.д.

    Важливим є властивість нафти розчиняти углеводородние гази. У 1 м3 нафті може розчинитися до 400 м3 пальних газів. Велике значення має з'ясування умов розчинення нафти і природних газів у воді. Нафтові вуглеводні розчиняються у воді вкрай незначно. Нафти розрізняються по щільності. Щільність нафти, обмірюваної при 20°С, віднесеної до щільності води, обмірюваної при 4°С, називається відносної. Нафти з відносною щільністю 0,85 називаються легенями, з відносною щільністю від 0,85 до 0,90 - середніми, а з відносною щільністю понад 0,90 - важкі. У важких нафтах містяться в основному циклічні вуглеводні. Колір нафти залежить від її щільності: світлі нафти мають меншу щільність, чим темні. А чим більше в нафті смол і асфальтенів, тим вище її щільність. При видобутку нафти важливо знати її в'язкість. Розрізняють динамічну і кінематичну в'язкість. Динамічною в'язкістю називається внутрішній опір окремих часток рідини руху загального потоку. У легкій нафті в'язкість менше, ніж у важкій. При видобутку і подальшому транспортуванні важкі нафти підігрівають. Кінематичною в'язкістю називається відношення динамічної в'язкості до щільності середовища. Велике значення має знання поверхневого натягу нафти. При зіткненні нафти і води між ними виникає поверхня типу пружної мембрани. Капілярні явища використовуються при видобутку нафти. Сили взаємодії води з гірською породою більше, ніж у нафти. Тому вода здатна витиснути нафту з дрібних тріщин у більш великі. Для збільшення нафтовіддачі шарів використовуються спеціальні поверхнево-активні речовини (УПАВШИ). Нафта має неоднакові оптичні властивості. Під дією ультрафіолетових променів нафта здатна світитися. При цьому легені нафти світяться блакитним світлом, важкі - бурим і жовто-бурої. Це використовується при пошуку нафти. Нафта є діелектриком і має високий питомий опір. На цьому засновані електрометричні методи встановлення в розрізі, розкритому свердловиною, нафтоносних шарів.

Хімічні елементи і сполуки в нафті

 Нафта складається головним чином з вуглецю - 79,5 - 87,5 % і водню - 11,0 - 14,5 % від маси нафти. Крім них у нафті присутні ще три елементи - сірка, кисень і азот. Їхня загальна кількість переважно складає 0,5 - 8 %. У незначних концентраціях у нафті зустрічаються елементи: ванадій, нікель, залізо, алюміній, мідь, магній, барій, стронцій, марганець, хром, кобальт, молібден, бор, миш'як, калій і ін. Їхній загальний зміст не перевищує 0,02 - 0,03 % від маси нафти. Зазначені елементи утворюють органічні і неорганічні сполуки, з яких складається нафта. Кисень і азот знаходяться в нафті тільки в зв'язаному стані. Сірка може зустрічатися у вільному стані чи входити до складу сірководню.

Продукти, які отримують з нафти, їх застосування

З нафти виділяють різноманітні продукти, що мають велике практичне значення. Спочатку від неї відокремлюють розчинені вуглеводні (переважно метан). Після відгону летучих вуглеводнів нафту нагрівають. Першими переходять у газоподібний стан і відганяються вуглеводні з невеликим числом атомів вуглецю в молекулі, що мають відносно низьку температуру кипіння. З підвищенням температури суміші переганяються вуглеводні з більш високою температурою кипіння. У такий спосіб можна зібрати окремі суміші (фракції) нафти. Найчастіше при такій перегонці одержують три основні фракції, що потім піддаються подальшому поділу. Основні фракції нафти наступні:

   Фракція, що збирається від 400 до 2000 С, - газолінова фракція бензинів - містить вуглеводні від З5Н12 до З11Н24. При подальшій перегонці виділеної фракції одержують: газолін (від 400 до 700 С), бензин (від 700 до 1200 С) - авіаційний, автомобільний і т.д.

    Лігроїнова фракція, що збирається в межах від 1500 до 2500 С, містить вуглеводні від З8Н18 до З14Н30. Лігроїн застосовується як пальне для тракторів.

   Гасова фракція включає вуглеводні від З12Н26 до З18Н38 з температурою кипіння від 1800 до 3000С. гас після очищення використовується як пальне для тракторів, реактивних літаків і ракет.

    Газойль (вище 2750 С) - дизельне паливо.

    Мазут - залишок від перегонки. Містить вуглеводні з великим числом атомів вуглецю (до багатьох десятків) у молекулі. Мазут також розділяють на фракції:

   Солярові олії - дизельне паливо,

   Мастила (авіатракторні, авіаційні, індустріальні й ін.),

   Вазелін (основа для косметичних засобів і лік).

   З деяких сортів нафти одержують парафін (для виробництва сірників, свіч і ін.). Після відгону залишається гудрон. Його широко застосовують у дорожнім будівництві.

Завдання для самостійного закріплення знань

Тренувальні вправи:                           

1. Нафта – це чиста речовина чи суміш? Чи є в Україні поклади нафти?

2.Чому нафта не має сталої температури кипіння?

3. Які фізичні властивості лежать в основі поділу нафти на фракції?

4. Які основні нафтопродукти вам відомі? Які їхні властивості і де вони використовуються?

5. Чим відрізняється крекінг- процес від фракційної перегонки нафти?

Задача для розв’язання

   Автомобіль за час своєї роботи проходить 200 000 км. Одного літру бензину достатньо на 15 км шляху. Яка кількість свинцю попадає в атмосферу протягом всієї роботи автомобіля, якщо вміст ТЕС в 1 л бензину становить 0,8 кг.

      Контрольні завдання

   Здійснити перетворення :

метан→ацетилен→бензен→  хлорбензен→ фенол

  Додаткові матеріали

Нафта у повсякденні (ролик)

https://www.youtube.com/watch?v=R_GE8Y0CI70