Методическая разработка с региональным компонентом. "Природные источники углеводородов. Переработка нефти."
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА УРОКА С РЕГИОНАЛЬНЫМ КОМПОНЕНТОМ.
ТЕМА УРОКА «ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ. ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ».
ХИМИЯ. 10 КЛАСС.
АВТОР УРОКА ЧЕРНИКОВА АНАСТАСИЯ ВЛАДИМИРОВНА – УЧИТЕЛЬ ХИМИИ ГБОУ ГИМНАЗИИ №587 ФРУНЗЕНСКОГО РАЙОНА Г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ
Тип урока по ФГОС – урок «открытия» новых знаний
Деятельностная цель: изучить химический состава нефти и способы ее переработки, познакомить с экологическими проблемами.
Содержательная цель: сформировать систему новых понятий по теме, расширить знания учеников по переработки нефти, использованию и значимости нефтепродуктов, обратить внимание на проблему охраны окружающей среды.
Планируемые результаты:
Предметные: сформировать у учащихся знания о химическом составе нефти, способах переработки, продуктах и их применению; научить описывать химические процессы (крекинг, риформинг, изомеризация)
Метапредметные
Познавательные: научиться ориентироваться в инструктивном листе, работать с ним, уметь получать информацию и выделять главное, оформлять полученные выводы, уметь выделить проблему через выполнение заданий лабораторного опыта; учиться строить высказывание, анализировать, сравнивать, делать выводы;
Коммуникативные: уметь организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учащимися и учителем;
Регулятивные: учиться принимать учебную проблему; определять цель и задачи урока в соответствие с поставленной проблемой; планировать свою деятельность; учиться осуществлять контроль.
Личностные формирование познавательного интереса, самоконтроль для достижения положительного результата при парной и групповой работе, развитие эмоционально-ценностного отношения к окружающей среде.
Ресурсы: инструктивные листы, мультимедийный проектор, презентация, карточки для проверки знаний, лабораторное оборудование.
Этап | Деятельность учителя | Деятельность обучающихся | Формируемые УУД | |||||||||||||||||||||||||
Этап мотивации | Приветствует учащихся и знакомится с ними. Проверяет готовность к уроку. Ребята, вы знаете, что в Санкт-Петербурге и Ленинградской области есть различные предприятия, связанные с химической отраслью. Давайте сегодня поговорим об одном из них. Вопросы? - Что производит предприятие «Киришинефтеоргсинтез» (КИНЕФ)? - Что такое нефть и где используются продукты ее переработки? - Какие экологические проблемы связаны с транспортировкой и нефтепереработкой? | Приветствуют учителя Проверяют личную готовность к уроку. Слушают учителя, делают предположения, отвечая на вопросы | Регулятивные: формирование мотивационной основы деятельности. | |||||||||||||||||||||||||
Этап актуализации знаний по предложенной теме и осуществление первого пробного действия. | Актуализирует знания по теме «Углеводороды» Задание 1. Установить соответствие между общей формулой углеводорода и классом веществ (карточки). Приложение 1. Запись в тетрадь. Нефть – это сложная смесь углеводородов с примесью различных соединений (серы, азота и др.). Главным компонентом нефти являются углеводороды с различной молекулярной массой (80-85%). Различают три вида углеводородов: парафиновые, нафтеновые и ароматические (самые токсичные). Органические соединения (сернистые, азотистые, кислородные)– 4-5%. Остальные компоненты – углеводородные газы, вода, минеральные соли, металлы, механические примеси (песок, глина, известняк). Задание 2. Изучить физические свойства нефти. Описать внешний вид нефти в пробирке: цвет, запах, агрегатное состояние; плотность, растворимость, горючесть (инструктивный лист с описанием эксперимента) Задание 3. Что общего между приведенными словами?
Нефтепродукты получают при переработки нефти, которая включает первичную и вторичную. Первичная переработка основана на физических процессах. Вторичная - на химических процессах. Задание 4. Соотнесите процесс и определение.
| Работа в парах, подбирают соответствие (формулы и класса веществ), вспоминают изученные классы углеводородов. Работа в парах, с лабораторным оборудованием и инструктивными листами, запись выводов. Работают фронтально, пытаются выявить общее по приведенным понятиям. Работают фронтально, соотносят химический процесс и определение, вспоминают изученные раннее химические реакции. | Познавательные: Раскрывают суть понятия «Нефть», определяют что переработка нефти включает несколько этапов, узнают какие нефтепродукты можно получить. | |||||||||||||||||||||||||
Этап выявления места и причины затруднения. | Предлагает проанализировать, какие задания вызвали затруднения. Почему сложности вызвало соотнесение процессов переработки нефти и определений? Демонстрирует конверт, содержащий информационный текст (описание цехов предприятия «КИНЕФ» и протекающими в них процессами) (Приложение3) и инструктивный лист с вопросами и практическими заданиями, на которые нужно оформить ответ в тетрадях. (Приложение 5) | Работают фронтально. Выявляют причины затруднения. Причины затруднения: изученные ранее химические реакции, которые несут практическую значимость в нефтепереработке, несут сложность для восприятия и понимания учениками из-за нечастой отработки их в заданиях на уроке. Принимают условия выхода из затруднения. | Коммуникативные: выражают свои мысли, учатся культуре общения. Регулятивные: мобилизуют свои силы при решении учебной проблемы. | |||||||||||||||||||||||||
Этап разработки проекта выхода из затруднения | Приём с помощью вопроса. Итак, вы сегодня будете изучать? Приём проблемная ситуация (на этапе мотивации). Задание: попробуйте обозначить цель урока. Приём опорные глаголы. Задание: закончите фразы и определите, какие задачи вы должны выполнить, чтобы изучить тему. Повторить…………….. Изучить ………………….. Узнать…………………… Проверить……………… | Формируют пары. Определяют тему урока «Природные источники углеводородов. Переработка нефти». Определяют цель урока: узнать (определить) какие процессы протекают в цехах предприятия и какие продукты позволяют получить. Формулируют задачи урока: Повторить классы углеводородов, реакции крекинга, изомеризации, риформинга. Изучить процессы и продукты переработки нефти. Узнать больше о нефтеперерабатывающей отрасли на примере предприятия «КИНЕФ». Проверить качество выпускаемых продуктов. | Коммуникативные: умение продуктивно взаимодействовать друг с другом, излагать своё мнение, аргументируя его. Регулятивные: определение цели и задач. | |||||||||||||||||||||||||
Этап «открытия» новых знаний – практический этап. | Приём проблемный поиск. Проводит инструктаж перед выполнением заданий при работе с текстом и лабораторными опытами. Откройте и познакомьтесь с информационным текстом (Приложение 3) и инструктивными листами (ИЛ) работы (Приложение 5). Задание 1. Прочитайте информационный текст о предприятии «Киришинефтеоргсинтез» и заполните таблицу. Задание 2. Ответить на вопросы: - Какой продукт перегонки нефти является наиболее ценным и востребованным? - Какие углеводороды содержит бензин термического крекинга? - Какие углеводороды содержит бензин каталитического крекинга?
Задание 3. - Что означают цифры на заправке 92,95,98,100? - Познакомиться с понятием октановое число и маркировками бензина (карточки - Приложение 4). - Что означает АИ-98-К4? - Можно ли заливать бензин с выше- или ниже- октановым числом, от рекомендованного производителем для вашего авто? Задание 4. Согласно инструкции (Приложение 5) проведите опыты по определению качества бензина. Результаты запишите в тетрадь. Задание 5. - Какие экологические проблемы связаны с транспортировкой, переработкой и использованием нефтепродуктов? - Какие пути решения вы можете предложить по устранению розлива нефтяных продуктов (на суше, на воде)?
| Работают в парах. Работают с текстом и по инструктивному листу, заполняют таблицу, отвечают на вопросы, выполняют лабораторные опыты, формулируют выводы. Обсуждение с учениками ответов на вопросы и фиксирование в тетрадь. Обсуждение экологических проблем и способов их предотвращения, устранения, разговор о принятых мерах по устранению мазута в Керченском проливе. | Познавательные: выбирают наиболее эффективные способы решения заданий в зависимости от конкретных условий, приобретают умения работать с натуральными объектами, наблюдают, анализируют и обобщают, формулируют выводы. Регулятивные: умение работать по ИЛ, организация деятельности согласно регламенту, контроль за выполнением заданий, осознание качества и уровня выполнения заданий минигруппой. Коммуникативные: Формирование умения организовать учебное взаимодействие при работе в паре. | |||||||||||||||||||||||||
Этап первичного закрепления с проговариванием во внешней речи | Приём установите последоваетльность. Задание 1. Расположить нефтяные фракции в порядке возрастания температур кипения, работа в парах (карточки).
| В парах ученики обсуждают, проговаривают объяснение. Ученики из разных пар дополняют друг друга, задают вопросы. Проводят самопроверку. | Познавательные: умение осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной форме, умение структурировать знания. Коммуникативные: участвовать в коллективном обсуждении поставленной проблемы. Регулятивные: осознание качества и уровня выполнения заданий, умение проводить взаимопроверку. | |||||||||||||||||||||||||
Этап самостоятельной работы с самопроверкой по эталону. | Приём верные и неверные утверждения. Задание 2. Выполните задание на закрепление нового учебного материала. Отметьте галочкой верные или неверные утверждения.
| |||||||||||||||||||||||||||
Этап включения в систему знаний и повторения. | Задание 3. Синквейн Первая строка — одно слово, обычно существительное, отражающее тему синквейна. Вторая строка — два слова, прилагательные, описывающие основную мысль. Третья строка — три слова, глаголы, описывающие действия в рамках темы. Четвёртая строка — фраза из нескольких (обычно четырёх) слов, показывающая отношение к теме. Таким предложением может быть крылатое выражение, цитата, пословица или составленная самим автором фраза в контексте с темой. Пятая строка — слово-резюме или словосочетание, связанное с первым, отражающее сущность темы, которое даёт новую интерпретацию темы, выражает личное отношение пишущего к теме. | | | |||||||||||||||||||||||||
Рефлексивно-оценочный. | Подведение итогов урока: Какой была цель урока? Реализовали ли вы цель урока? Заполнение бланков: - Что мне понравилось в уроке? - Какие новые моменты я узнал? - Чтобы я хотел узнать подробнее? - Что бы я добавил в урок? | Фронтальная | Регулятивные: оценивать степень достижения цели урока, самооценка. |
Приложение 1. Определительные карточки
Класс | Общая формула |
Алканы | |
Алкены | |
Алкины | |
Циклоалканы | |
Арены | |
Алкадиены | |
Приложение 2. Инструктивный лист (ИЛ) для выполнения Лабораторного опыта «Физические свойства нефти».
Объект исследования – нефть.
Предмет исследования – признаки, по которым можно распознать нефть.
Оборудование: пробирка с нефтью, штатив, стеклянная палочка, стакан с водой, металлический поддон, поднос, лист бумаги.
Записать в тетрадь физические свойства нефти:
Агрегатное состояние: взять пробирку с нефтью, в каком агрегатном состоянии находится нефть?
Цвет: какого цвета? (цвет нефти варьируется от светло-коричневого до темно-коричневого)
Запах: вспомнить технику безопасности, чтобы узнать запах вещества.
Маслянистость: поставьте пробирку в штатив, возьмите стеклянную палочку, опустите в пробирку с нефтью. Приподнимите палочку, дайте стечь нефти, и коснитесь листа бумаги, который лежит у вас на подносе. Посмотрите, какой след остался на бумаге.
Плотность: у жидкостей плотность определяется относительно воды, легче или тяжелее воды. В стакан с водой аккуратно вылейте нефть, что произошло?
Растворимость: посмотрите на стакан, в который вы налили нефть, сделайте вывод.
Горючесть: выполняет учитель – поджигает нефть.
Приложение 3. Информационный текст о предприятии «Киришинефтеоргсинтез».
Задание 1. Ознакомьтесь с текстом и заполните в тетрадях таблицу.
«Киришинефтеоргсинтез» (КИНЕФ) — нефтеперерабатывающее предприятие в городе Кириши Ленинградской области. Предприятие получает сырьё по трубопроводу из центров распределения в Ярославской области. Комбинат получает Западно-Сибирскую и волго-уральскую нефть.
Некоторые факты о предприятии:
Введено в эксплуатацию в 1966 году.
Крупнейший нефтеперегонный завод России по количеству произведённого топлива.
Градообразующее предприятие города Кириши.
Является основным поставщиком нефтепродуктов для Санкт-Петербурга, Ленинградской, Новгородской и Псковской областей.
В 1993 году вошёл в состав вертикально-интегрированной компании «Сургутнефтегаз».
С 21 апреля 2025 года генеральный директор ООО «КИНЕФ» — Камешков Алексей Викторович.
П
роизводственный цикл любого НПЗ России включает три важнейших процесса – подготовка сырья, его первичная перегонка, а также вторичная переработка.
- Подготовка нефти – при извлечении нефти из скважин она содержит газ и песок, воду с солями, от которых нужно избавиться еще до транспортировки сырья.
Чтобы избавиться от примесей, нефть подвергают очистке механическим, электрическим, либо химическим методом. Выбор варианта очистки зависит от того, какой продукт намерены получить в итоге, а также насколько устойчива базовая смесь. В подавляющем большинстве случаев подготовительный этап сводится к обезвоживанию сырой нефти путем прогонки через сепаратор с дальнейшим отстаиванием. Параллельно с этим осуществляется первичное обессоливание и стабилизация полезного ископаемого.
Механическим способом нефть очищают, нагревая ее и отстаивая в специальных резервуарах под давлением, колеблющимся в пределах 8-15 атмосфер. После отстаивания сырье прогоняют по центрифуге.
Химический и электрический способы совмещают, они заключаются в применении установки, именуемой ЭЛОУ. По завершению установленного технологичного цикла содержание солей в нефти не должно превышать 4 мг на 1 литр, а максимально допустимое количество воды может составлять около 1,0 процента. Такая нефть уже готова к следующему этапу переработки – первичной перегонке.
П
ервичная перегонка происходит в ректификационной колонне, методом нагревания жидкости с последующей конденсацией паров. Конденсат собирается в результате того, что сырье кипит с разными интервалами температуры. Вначале кипят и образуют конденсат легкие фракции, именуемые низкокипящими, а только после этого закипают средние и тяжелые, которые также называют высококипящими.
Первичная перегонка подразумевает использование прямого и деструктивного метода в строгой последовательности. Деструктивный метод предполагает изменение состава и структуры нефти, а прямая перегонка позволяет сохранить их, лишь разделив сырье на фракции.
Фракции:
Газовая (С1-С4) – температура кипения до 40℃.
Бензиновая (С5-С11) – температура кипения 40-200℃ - моторное, автомобильное топливо, растворитель масел.
Лигроиновая фракция (тяжелый бензин) (С8-С14) – температура кипения 150-250℃ - горючее для тракторов, тепловозов, грузовых автомобилей, растворитель лаков и красок.
Керосиновая фракция (С12-С18) – температура кипения 180-300℃ - горючее для реактивных двигателей.
Газойль (солярка) (С18-С25) – температура кипения 275-400℃ - дизельное топливо.
Остатки перегонки нефти – мазут – котельное топливо.
Добытые фракции разделяются химическим путем и в результате образуются компоненты нефтепродуктов. Вторичные процессы включают:
- Гидроочистка в цилиндрических реакторах: под действием водорода при высоких температурах и давлении фракции очищаются от азотистых и сернистых соединений.
- Риформинг (ароматизация) в промышленной установке с нагревательной печью и с не менее 3-4 реакторами: Процесс превращения алканов и циклоалканов в ароматические соединения.
- Изомеризация: химическое изменение скелета углерода в бензиновой фракции, чтобы получить высокооктановые компоненты для товарного бензина.
- Каталитический крекинг в реакционных колоннах с неподвижным или непрерывно циркулирующим катализатором: сопровождается не только расщеплением молекул углеводородов, но и их изомеризацией, позволяет получить углеводороды разветвленного строения и улучшить их качество.
- Термический крекинг в трубчатых печах или реакторах с твёрдым циркулирующим теплоносителем: осуществляется при высокой температуре (500-600 градусов), при этом молекула углеводорода расщепляется примерно в центре углеводородной цепи.
- Висбрекинг: неглубокое разложение гудронов и мазутов, которые остаются после первичной переработки нефти под давлением для получения котельного топлива.
- Гидрокрекинг в реакторах: технология очистки и переработки минерального масла до синтетического путем изменения молекулярной структуры.
- Коксование: переработка как твердого, так и жидкого сырья под давлением без доступа воздуха.
- Алкилирование: воздействие на углеводородные газы соединением алкильной группы для получения высокооктанового бензина и товарных алкилатов.
Товарное производство включает соединение компонентов и определенных присадок для получения нефтепродуктов с нужными показателями.
Этапы переработки | Установки для переработки нефти | Протекающий процесс\пример реакции (если возможен) | Выпускаемый продукт | Состав | Температура кипения | Применение |
Этап подготовки | | | | | | |
Первичные процессы | | | | | | |
Вторичные процессы | | | | | | |
Задание 2. Ответить на вопросы:
- Какой продукт перегонки нефти является наиболее ценным и востребованным?
- Какие углеводороды содержит бензин термического крекинга?
- Какие углеводороды содержит бензин каталитического крекинга?
Задание 3. - Что означают цифры на заправке 92,95,98,100?
- Познакомиться с понятием октановое число и маркировками бензина (карточки - Приложение 4).
- Что означает АИ-98-К4?
- Можно ли заливать бензин с выше- или ниже- октановым числом, от рекомендованного производителем для вашего авто?
Приложение 4. Карточки «Октановое число» и маркировка бензина.
Октановое число – показатель, который характеризует детонационную стойкость (стойкость к взрыву) топлива, применяемого в двигателях внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием (обычно бензина). Это показатель насколько эффективно топливо можно сгорать в условиях высокого давления и температуры, не вызывая неконтролируемого взрыва. |
Маркировка бензина состоит из трех групп символов, которые разделяются дефисами: Буквы АИ – автомобильный бензин. Цифры 76,80,92,93,95,96,98,100 и далее – описывают октановое число топлива, определенное исследовательским опытом. Индекс – К2, К3, К4, К5 – показывает экологический класс автомобильного бензина по европейскому стандарту «Евро». |
Приложение 5. Инструктивный лист (ИЛ) для выполнения Лабораторного опыта «Определение качества бензина»
Объект исследования – бензин.
Предмет исследования – признаки, по которым можно оценить качество бензина.
Оборудование: стакан с водой, йодная настойка, пробирка с бензином, пипетки, белый лист.
Задание 1. На белый лист с помощью пипетки капнуть 1 каплю бензина. Слегка подуть на место смачивания. Бензин испаряется. Если бумага осталась такой же белой, то бензин хорошего качества, если же нет, то в нем есть примеси, например керосина, который оставляет жирное пятно.
Результаты записать в тетрадь.
Задание 2. В пробирку налить 2 мл воды, добавить 1 каплю йодной настойки и 2 мл бензина. Встряхнуть пробирку. Жидкость должна расслоиться. Наблюдайте за окраской. Если окраска исчезнет, то перед вами крекинг-бензин (АИ-93,АИ-95, АИ-96), содержит непредельные углеводороды. Если йод окрасил верхний слой, то бензин прямой перегонки (не содержит непредельные углеводороды).
Результаты записать.
Сделать выводы.
Задание 5. - Какие экологические проблемы связаны с транспортировкой, переработкой и использованием нефтепродуктов?
- Какие пути решения вы можете предложить по устранению розлива нефтяных продуктов (на суше, на воде)?
