Урок для дистанційного та змішаного навчання "Кам'яне вугілля"

Тема. Кам’яне вугілля та продукти його переробки.

Мета  Опрацювання матеріалу надасть можливість:

• Повторити теорії походження кам’яного вугілля.
• З’ясувати роль кам’яного вугілля як джерела різних хімічних речовин.
• Ознайомитися з розмаїттям використання продуктів коксування

Завдання  для самостійного опрацювання

 План вивчення теми:

      1. Опрацювати матеріал підручника ( Підручник Ярошенко О.Г., Хімія: Підручник  для 11 кл (рівень стандарту),   параграф 11, с.103- 109)

     2. Переглянути презентацію з теми « Камяне вугілля, продукти його переробки»

     3. Виконати контрольні вправи

Завдання для опрацювання на уроці   

 Класна робота

   Якщо нафта і природний газ є основним джерелом насичених і ненасичених вуглеводнів, то відносно ароматичних вуглеводнів, безсумнівно, перевага належить вугіллю. Це тверде паливо посідає чільне місце в розвитку промисловості органічного синтезу як постачальник хімічної сировини. Його природні запаси набагато перевершують запаси нафти і природного газу. В Україні вугледобування зосереджено в трьох басейнах: Донецькому та Львівсько-Волинському кам'яновугільних басейнах, Дніпровському буровугільному басейні.

   Вугілля — це тверда горюча копалина органічного походження, що утворилася з вимерлих рослин і планктону в результаті діяльності мікроорганізмів.

   Масова частка вільного вуглецю у гірській породі доволі незначна (10 % у кам'яному вугіллі, кілька відсотків у бурому вугіллі). Викопне вугілля складається переважно із складних циклічних органічних сполук, що містять елементи: вуглець [Карбон], водень [Гідроген], кисень [Оксиген], азот [Нітроген], сірку [Сульфур], домішки неорганічних речовин (золу) та вологу. Масова частка золи та вологи може досягати 50 % і більше.

   Основним способом переробки кам'яного вугілля є коксування. Цей процес здійснюється на коксохімічних заводах, де вугільна шихта переробляється в спеціальних камерах при температурі до 1000—1200 °С. Камери відокремлені одна від одної опалювальними простінками, в каналах яких спалюють газоподібне паливо (коксовий або доменний газ) для підтримання високої температури. Кілька десятків таких камер утво­рюють батарею коксових печей. При нагріванні органічні речовини, що входять до складу кам'яного вугілля, зазнають складних хімічних перетворень, утворюючи леткі продукти, що збираються у газозбірнику. В камерах залишається кокс — твердий пористий матеріал, що складається з вуглецю та золи. Після завершення коксування кокс подають до башти гасіння, де його зрошують водою. Кокс використовують у металургійній промисловості як відновник для добування заліза з руд.

   При охолодженні летких продуктів конденсуються кам'яновугільна смола, аміачна вода і залишаються газоподібні речовини — коксовий газ.

   З кам'яновугільної смоли, вихід якої невисокий (до 4 %), фракціонуванням добувають велику кількість цінних органічних речовин: бензол [бензен] і його гомологи, фенол, нафталін [нафтален], антрацен та інші важливі продукти, які знаходять застосування у виробництві вітамінів, духмяних речовин, стимуляторів росту рослин, гербіцидів, барвників тощо.

   Після фракціонування залишається чорна маса — пек, який використовується у шляховому будівництві, для виготовлення електродів, кровельних матеріалів, лаків (пековий лак), незамінних при фарбуванні залізних та дерев'яних конструкцій.

   В аміачній воді містяться аміак та солі амонію, їх вилучають з розчину і направляють на виробництво азотних добрив.

   Коксовий газ після очищення у своєму складі містить 60 % водню, 25 % метане, 5 % оксиду вуглецю (II), 2 % етилену, 4 % азоту, 2 % оксиду вуглецю (IV), 2 % — інших газів. Він використовується як паливо в промисловості, а також як хімічна сировина. З коксового газу, наприклад, виділяють водень для різних синтезів.

   Таким чином, з вугілля, завдяки значній різноманітності його складу, можна добувати незрівнянно ширший асортимент продуктів, ніж з нафти і природного газу.

   Не можна не відзначити і негативний вплив коксохімічного виробництва на навколишнє середовище. Так, з однієї коксової печі при звичайному завантаженні шихти в атмосферу надходить 3—5 кг вугільного пилу; 2,2 кг оксиду вуглецю (II); 1,6 кг пари кам'яновугільної смоли та масел; 0,57 кг вуглеводнів; під час вивантаження готового коксу — 2,8 кг пилу; 0,6 кг оксидів азоту.

    Істотним процесом, що зумовлює міграцію хімічних речовин з коксових батарей у навколишнє середовище, є гасіння коксу. Коли вода стикається з розпеченим коксом, з башт гасіння виділяється багато водяної пари, яка містить велику кількість різноманітних домішок. Білі «султани» парогазової суміші, що періодично з'являються над баштами гасіння — характерна ознака «краєвиду» коксохімічного заводу.

   Беззаперечно, деякі заходи, спрямовані на зменшення негативного впливу на довкілля, проводяться. Так, за допомогою спеціальних вбирників уловлюється сірководень, що виділяється з коксового газу. З нього добувають сірчану кислоту, яка використовується на коксохімічних заводах для виробництва сульфату амонію.

   Проводиться постійна робота по вдосконаленню методів очищення стічних вод від небезпечних речовин. Так, біохімічний метод забезпечує глибоке очищення вод від фенолу. Перспективним є використання озону для очищення вод від ціанідів і тіоціанатів (роданідів).

   Великого значення для оздоровлення атмосфери набуває впровадження способу сухого гасіння коксу інертними газами, який значно скорочує небезпечні викиди в атмосферу. Ця новітня екологічно нешкідлива технологія все ширше використовується на коксохімічних заводах України.

    З екологічного погляду коксохімічне виробництво вимагає не лише технологічного поліпшення певних його ланок, а й докорінної перебудови у повністю безвідхідне з комплексним використанням ресурсів на основі принципово нових технічних рішень.

Завдання для самостійного закріплення знань

Тренувальні вправи:                           

1. Назвіть склад і властивості кам’яного вугілля.

2. У чому полягають особливості кам’яного вугілля як:

     а) корисної копалини; б) джерела енергії; в) сировини для виробництва

     інших речовин?

3. Складіть схему продуктів коксування кам’яного вугілля.

4. Який склад коксового газу і де він використовується?

5. Що собою являє кокс  і де його використовують?

6. Які продукти добувають з кам‘яновугільної смоли?

Задача для розв’язання

Обчислити масу коксу, потрібну для повного відновлення Fe із руди масою 400 т, в якій масова частка ферум (III) оксиду становить 92%.

      Контрольні завдання

   Здійснити перетворення :

гексан→етилен→ацетилен→вінілхлорид→   полівінілхлорид

  Додаткові матеріали

https://www.youtube.com/watch?v=SVqmIQEd7Zs