ТЕМА УРОКУ: "Природні джерела органіч­них речовин.
Природний і супутній нафтовий гази, їхній склад, використання"

 

МЕТА УРОКУ: Ознайомити з природними джерелами органічних речовин. Дати поняття про природний і супутній нафтовий гази. По­рівняти їхнє розташування в природі, склад, використання.

Очікувані результати: учні мають знати основні природні джерела вуглеводнів, їхні характеристики; учні мають розуміти, що економічно доцільнішим є переробляти вуглеводні, одержуючи важливі органічні речовини, ніж використовувати їх як паливо.

Обладнання: зразки вугілля, нафти, продуктів, одержаних із них; економічна карта України або атласи з економічної географії.

Тип уроку: урок вивчення й первинного закріплення нових знань.

ХІД УРОКУ

1. Організаційний етап

 Перевірка присутності учнів. Перевірка готовності учнів до уроку.

2. Етап перевірки домашнього завдання

2.1. Робота біля дошки (перевірка письмового домашнього завдання).

2.2. Фронтальне опитування за запитаннями підручника.

2.3. Завдання «Знайди відповідність».

Необхідно встановити відповідність між органічною речовиною та її будовою або функціями в живому організмі.

Назва органічної речовини	Функції в організмі, будова
1 Білки	А Молекула, що запасає енергію у своїх хімічних зв’язках
2 Жири	Б Естери (складні ефіри) багатоатомних спиртів  та вищих карбонових кислот
3 Амінокислоти	В Носій спадкоємної інформації
4 ДНК	Г Будівельний матеріал для білків
5 АТФ	Д Полімери, мономерами яких є амінокислоти

Відповіді: 1 — Д, 2 — Б, 3 — Г, 4 — В, 5 — А.

3. Етап підготовки учнів до активного й усвідомленого засвоєння нового матеріалу

3.1. Повідомлення теми нового матеріалу.

Бесіда

1. Які природні вуглеводні ви знаєте?
2. Як їх використовують?
3. Що таке супутній і природний гази?
4. Відповіді на ці запитання ви дізнаєтеся на уроці.

Природні гази, нафта й кам’яне вугілля — основні джерела вуглеводнів. При їхній переробці одержують практично всі органічні сполуки, що використовуються в різних галузях народного господарства. Обсяги їхнього видобутку зростають із кожним роком, але ще швидше зростає потреба в них. Якщо раніше основна частина природних вуглеводнів використовувалася тільки як паливо, то зараз акценти зміщуються у бік переробки їх із метою одержання органічних речовин: синтетичних волокон, барвників, розчинників, різних видів палива, лікарських препаратів, мастил, пластмас, каучуків тощо.

4. Актуалізація опорних знань

Запитання до учнів

1. Наведіть приклади застосування вуглеводнів у народному господарстві.

2. Як одержують ці вуглеводні?

5. Етап засвоєння нових знань

План пояснення нового матеріалу (лекція із демонструванням колекцій)

1. Огляд основних джерел вуглеводнів: нафта, газ, кам’яне вугілля, горючі сланці, торф, деревина, інші джерела.

2. Природний і супутній гази: місця розташування родовищ у природі, склад, застосування.

1.         Огляд основних джерел вуглеводнів

Джерела енергії

Джерела енергії	Запаси енергії, млрд кВт/г
Торф	480 103
Вугілля буре й кам’яне	358 106
Сланці горючі	7105
Природний газ	8104
Нафта	223 103
Деревина	2105
Енергія Сонця	15 107
Енергія вітру	15 104
Енергія річок	23 103
Енергія припливів і відливів	7107
Енергія ядерного пального	практично безмежна

Значну частку необхідної енергії людство одержує з вуглеводнів: нафти, природного газу, кам’яного вугілля. Це зумовлюється наявністю відповідних технологій та достатньо легким способом добування. Щоб опанувати інші джерела енергії потрібні наукові розробки технологій добування і використання.

Окрім використання вуглеводнів як джерел енергії, вони використовуються як сировина для подальшої переробки й одержання важливих речовин шляхом органічного синтезу.

Основні джерела вуглеводнів — нафта, кам’яне вугілля, природний газ — сформувалися на Землі в давні часи і належать до невідновлюваних природних ресурсів. Неконтрольоване й нераціональне використання існуючих запасів вуглеводнів може призвести до повного виснаження родовищ.

Перед людством постає складне завдання: відшукати більш ефективні шляхи переробки нафти, газів, вугілля, сланців; удосконалити вже існуючі (перегонка, крекінг, піроліз, коксування); розробити технології одержання рідкого палива з вугілля та сланців; одержання й використання водню як моторного палива; одержання синтетичного рідкого палива з водню.

2.         Природний і супутній гази

Найбільші родовища природного газу розташовані на території Росії. Склад газу з різних родовищ може відрізнятися за відсотковим вмістом основних складових. Запаси природного газу є і в Україні (Шебелінське, Дашевське, Семенівське, Абазівське родовища тощо).

У родовищах газ перебуває у стислому стані у товщі земної кори. Для його добування роблять свердловини, а для транспортування на великі відстані — будують газопроводи.

Супутній газ є різновидом природного газу. Він залягає разом із нафтою і виділяється на поверхню під час її добування.

Склад природного й супутнього газів

Складова газу	Природний газ	Супутній нафтовий газ
Метан	95,6 %	63,4 %
Етан	1 %	10,5 %
Пропан	0,33 %	11,1 %
Бутан	0,07 % (н-бутан)	2,8 % (н-бутан) і 1,2 % (ізо-бутан)
Пентан і вище	0,03 %	2 %
Азот і рідкі гази	3 %	9 %
Вуглекислий газ	0,4 %	—

Природний газ широко використовується як паливо, оскільки має високу теплотворну здатність (з 1 м3 газу виділяється при спалюванні 55 000 кДж енергії). Цю властивість природного газу використовують у промисловості для виробництва сталі та скла.

Окрім спалювання, природний газ використовують як сировину для хімічної промисловості (одержання ацетилену, сажі, водню тощо). Розроблені технології переробки природних газів (перетворення насичених вуглеводнів у ненасичені).

Супутній газ раніше не мав застосування, тому його спалювали на місцях видобування нафти. Зараз його використовують як цінну дешеву сировину та як паливо у побутових цілях. Для оптимального використання супутнього газу, його слід поетапно розділити:

супутній газ ® газовий бензин (суміш пентану, гексану, гептану й октану) ® суміш пропану й бутану ® «сухий газ» (складається переважно з метану).

6. Узагальнення й закріплення знань

6.1. Робота з картою України.

Учні знаходять на економічній карті України місця розташування родовищ природних джерел вуглеводнів і виробництв із їхньої переробки.

6.2. Робота з підручником.

Учні, за текстом підручника, а також використовуючи одержані на уроці знання, складають схему використання різних видів природної вуглеводневої сировини.

7. Домашнє завдання, інструктаж щодо його виконання

Завдання для всього класу.

Індивідуальне завдання.

Задача

Природний газ одного з родовищ містить 80 % метану, 5 % етану, 5 % пропану, 4 % азоту й 6 % карбон(IV) оксиду. (Сполуки подані в об’ємних частках.) Обчисліть об’єм повітря (м3), необхідний для спалювання цього газу об’ємом 2 м3 (н. у.). Об’ємну частку кисню в повітрі слід прийняти такою, що становить 21 %.

 

Додатковий матеріал до уроку

1.         ПРИРОДНІ ДЖЕРЕЛА ВУГЛЕВОДНІВ.

Природні гази, нафта і кам'яне вугілля – основні джерела вуг­леводнів. При їх переробці одержують практично всі органічні спо­луки, які використовуються в різних галузях народного господарст­ва, причому обсяги видобутку їх зростають з кожним роком, але ще швидше зростає потреба в них. Якщо раніше основна частина при­родних вуглеводнів використовувалася тільки як паливо, то зараз акценти зміщаються у бік переробки їх з метою одержання органіч­них речовин: синтетичних волокон, штучного хутра, барвників, роз­чинників, різних видів палива, лікарських препаратів, мастил, пласт­мас, каучуків і т. д. Просте спалювання газу, нафти, вугілля економічно не вигідне. Крім цього, продукти спалювання природ­них вуглеводнів забруднюють атмосферу. Тому з кожним роком усе активніше йде пошук альтернативних джерел енергії.

2. ПРИРОДНИЙ ГАЗ.

У природному газі містяться вуглеводні з невеликою відносною молекулярною масою. Він має такий приблизний склад (за об'ємом): 80–90 % метану, 2–3 % його найближчих гомологів – етану, про­пану, бутану і невеликий вміст домішок – сірководню, азоту, бла­городних газів, карбон (IV) оксиду і парів води. За запасами природного газу перше місце у світі належить Росії, де відомо понад 200 родовищ.

Природний газ широко використовують як дешеве паливо з висо­кою теплотвірною здатністю (при спалюванні 1 м³ виділяється до 54 400 кДж енергії). Це один із кращих видів палива для побутових і промислових потреб. Крім того, природний газ служить цінною сировиною для хімічної промисловості.

Розроблено багато способів переробки природних газів. Головне завдання цієї переробки – перетворення насичених вуглеводнів на більш активні – ненасичені, котрі потім переводять у синтетичні полімери (каучук, пластмаси). Крім того, окисненням вуглеводнів одержують органічні кислоти, спирти й інші продукти.

3. СУПУТНІ НАФТОВІ ГАЗИ.
До природних газів належать і так звані супутні гази, які звичай­но розчинені в нафті і виділяються при її видобутку. У супутніх газах міститься менше метану, але більше етану, пропану, бутану і вищих вуглеводнів. Крім того, у них присутні в основному ті самі домішки, що й в інших природних газах, не пов'язаних з поклада­ми нафти, а саме: сірководень, азот, благородні гази, пари води, вуглекислий газ.

Раніше супутні гази не знаходили застосування, тому при видобутку нафти вони спалювалися смолоскиповим способом. Сьогодні їх прагнуть уловлювати і використовувати як паливо або цінну хімічну сировину. З супутніх газів, а також газів крекінгу нафти шляхом перегонки при низьких температурах одержують індивідуальні вуглеводні. З пропану і бутану шляхом дегідрування одержують ненасичені вуглеводні – пропілен, бутилен і бутадієн, з яких потім синтезують каучуки і пластмаси.

В останні роки значно зросло виробництво газів шляхом перероб­ки кам'яного вугілля, торфу і сланців. Вугілля, так само як і приро­дні гази й нафта, є джерелом енергії й цінною хімічною сировиною.