Презентація «Нафта та продукти її переробки» з хімії для 10 класу

Попросіть клас розглянути зображення й передбачити властивості цієї рідини. Запитайте, де учні зустрічали продукти, виготовлені з неї. Відповідь на загадку: нафта. Її використовують і як пальне, і як сировину для хімічної промисловості.

Запропонуйте учням пояснити, які підказки вони вважають найважливішими. Правильна відповідь: нафта. Густина, колір і нерозчинність у воді є її фізичними властивостями.

Нафта містить близько 1000 різних сполук. У ній переважають рідкі насичені вуглеводні; приклади наведені на схемі. Також у нафті є інші складники й домішки, зокрема водний розчин неорганічних солей. Для всієї нафти неможливо записати одну формулу.

Нафту почали використовувати близько 5000 років тому. Горючість пояснює застосування як палива й для освітлення, а нерозчинність у воді допомагала використовувати її для гідроізоляції. Нафту видобувають із надр Землі через свердловини. Іноді під час буріння вона виходить на поверхню під тиском. Згодом у свердловину можуть закачувати повітря, вуглекислий газ чи воду, щоб витиснути нафту. Запаси є і під морським дном, де бурові установки розміщують на спеціальних платформах. Нафту перевозять у залізничних цистернах, танкерах або нафтопроводами.

Правильні відповіді: перший опис стосується перегонки, другий стосується крекінгу. Під час перегонки склад речовин не змінюється, відбувається фізичне розділення суміші. Під час крекінгу склад змінюється, оскільки вуглеводні розщеплюються. Не плутайте розділення суміші з перетворенням її компонентів.

Процес ґрунтується на різних температурах кипіння компонентів нафти. Пара рухається вгору, охолоджується й конденсується на різних рівнях колони. Перегонка не змінює хімічного складу речовин. Не плутайте розділення суміші з хімічною реакцією.

Порівняйте кількість атомів Карбону, інтервали кипіння та застосування бензину й гасу. Гази містять C₁–C₄ і використовуються як паливо. Газойль містить C₁₅–C₂₅, кипить за 240–260 °C і використовується як пальне для дизельних двигунів і котлоустановок. Мазут є залишком перегонки.

Гази, бензин, гас і газойль є фракціями перегонки нафти. Мазут є її залишком. Його додатково переганяють у вакуумних установках. Знижений тиск дає змогу працювати за нижчої температури й запобігати розкладу речовин. Під час переробки мазуту одержують, зокрема, мастила, вазелін і гудрон. Гудрон є цінним будівельним матеріалом.

Перегонка залишає значну частину висококиплячих продуктів. Крекінг перетворює важкі вуглеводні на легші. Термічний крекінг відбувається за високої температури; у наведеному підручнику прикладі температура становить близько 400 °C і вище. Каталітичний крекінг відбувається за наявності каталізатора, зокрема алюмосилікатів, і дає змогу знизити температуру процесу. Рівняння C₁₆H₃₄ → C₈H₁₈ + C₈H₁₆ збалансоване.

Прочитайте рівняння C₁₆H₃₄ → C₈H₁₈ + C₈H₁₆ й порівняйте кількість атомів до та після реакції. Інші приклади: C₈H₁₈ → C₄H₁₀ + C₄H₈ та C₄H₁₀ → C₂H₆ + C₂H₄. Під час крекінгу утворюються алкани й алкени з меншою відносною молекулярною масою.

Ізомеризація змінює будову молекули на розгалужену, а риформінг сприяє утворенню ароматичних вуглеводнів. Рівняння C₆H₁₂ → C₆H₆ + 3H₂ показує перетворення циклогексану на бензен і водень.

Правильні відповідності: розділення за температурами кипіння відповідає перегонці; розщеплення молекул крекінгу; утворення розгалуженої молекули ізомеризації; утворення ароматичних вуглеводнів риформінгу. Попросіть учнів пояснити кожну пару.

Нафта потрібна не лише для одержання пального. Перелічені речовини є сировиною для виробництва матеріалів і продуктів. Попросіть учнів навести приклади пластмас, волокон або каучуків.

Нагадайте, що під час спалювання нафтопродуктів вивільняється енергія. Мазут є також сировиною для подальшої переробки. Не ототожнюйте всі фракції з автомобільним бензином.

За умовною шкалою ізооктану надано число 100, а гептану 0. Октанове число характеризує детонаційну стійкість бензину. Що вище число, то вища стійкість до детонації. Не тлумачте число як відсоток ізооктану в бензині.

Правильна відповідь: різні температури кипіння компонентів дають змогу розділяти нафту на фракції. Не плутайте перегонку з крекінгом, який змінює склад вуглеводнів.

Правильна відповідь: ізомеризація безпосередньо перетворює вуглеводень на сполуку розгалуженої будови, наприклад пентан на 2-метилбутан. Під час крекінгу ізомеризація також може відбуватися, але крекінгом називають розщеплення молекул. Риформінг сприяє утворенню ароматичних вуглеводнів.

Запропонуйте учням коротко підсумувати, чому нафту використовують і як джерело енергії, і як хімічну сировину. Попросіть обґрунтувати, чому нафту варто переробляти глибше й використовувати ощадливо.

Відповіді обґрунтовуйте поняттями з уроку: склад нафти, перегонка, крекінг та інші процеси переробки. У прикладах використання розрізняйте пальне й хімічну сировину. Нафту почали використовувати близько 5000 років тому.