Відкриттй урок з хімії 11 клас

Відкриттй урок з хімії 11 клас

Тема уроку. Охорона навколишнього середовища від забруд­нення в процесі переробки вуглеводневої сиро­вини й використання продуктів її переробки. Поняття про спектральні методи визначення структури органічних сполук

Навчальна:  розглянути екологічні проблеми переробки вугле­водневої сировини й використання продуктів її переробки, а також можливі шляхи розв'язання питань охорони навколишнього середовища в процесі переробки й використання вуглеводне­вої сировини; формувати екологічну свідомість учнів; дати поняття про спектральні методи ви­значення структури органічних речовин.

Виховна:

ü  виховувати акуратність, спостережливість;

ü  прищепити інтерес до теми;

ü  викликати допитливість;

ü  привчати до культури спілкування;

ü  перевірити вміння використовувати знання на практиці.

Розвивальна:

ü  розвивати уміння прогнозувати та відстоювати свою власну точку зору;

ü  розвивати уважність;

ü  розвивати пізнавальні здібності.

Тип уроку: комбінований урок засвоєння знань, умінь і на­вичок і творчого застосування їх на практиці.

Форми роботи: семінар

Методи і прийоми: словесний (слово вчителя, колективне обговорення, доповідь), наочний (ілюстраційний матеріал).

Обладнання: презентації учнів з теми семінару, малюнки

ХІД УРОКУ

Організація класу

Актуалізація опорних знань. Мотивація навчальної діяльності

1.                Фронтальна бесіда за питаннями

ü  Назвіть головні джерела вуглеводневої сировини.

ü  Згадайте головні способи переробки нафти.

ü  Перелічіть головні продукти переробки нафти.

ü  Назвіть галузі використання вугілля і продуктів його пере­робки.

ü  Сировиною для яких галузей промисловості є природний газ?

III. Вивчення нового матеріалу

ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

ВІД ЗАБРУДНЕНЬ ПІД ЧАС ПЕРЕРОБКИ ВУГЛЕВОДНЕВОЇ СИРОВИНИ

1. Вступне слово вчителя

Проблема зміни клімату планети є найбільш значущою з-поміж глобальних проблем біосфери, зумовлених антропогенним впли­вом: навіть незначні зміни клімату можуть істотно вплинути на господарську діяльність людини. Незначні, на перший погляд, ан­тропогенні зміни клімату, що розвиваються на тлі його природної мінливості, можуть призвести до порушення стійкості клімату, пе­ретворитися на катастрофічні.

На клімат можуть впливати фактори, що змінюють властивос­ті атмосфери. Серед таких факторів слід відзначити зміну складу тропосфери (збільшення концентрації вуглекислого газу та інших газових домішок) і верхньої атмосфери (вплив на озоновий шар).

Назвіть головні екологічні проблеми, зумовлені видобуванням і використанням вуглеводневої сировини.

Запропонуйте способи захисту навколишнього середовища від продуктів переробки вуглеводневої сировини.

2. Повідомлення учнів з питань охорони навколишнього середовища в процесі переробки вуглеводневої сировини Учням за кілька уроків до семінару пропонується під­готувати повідомлення (презентації, проекти та інші творчі робо­ти) з питань:

·        Охорона навколишнього середовища в процесі переробки вуглеводневої сировини.

ü  Природний газ

ü  Нафта та нафтопродукти

ü  Кам’яне вугілля

·        Сучасні методи очищення газоподібних викидів в атмосферу.

·        Головні методи очищення стічних вод нафтогазових вироб­ництв і шахтних вод.

·        Охорона ґрунту від забруднень нафтопродуктами, відходами вуглевидобувної промисловості.

·        Безвідходна й маловідходна технології в нафтогазовій галузі.

·        Утилізація і знешкодження відходів.

·        Національні й міжнародні екологічні стандарти.

Охорона довкілля від забруднень під час переробки вуглеводневої сиро­вини - одна з необхідних умов сталого розвитку країни. Проблема відхо­дів, що утворюються внаслідок переробки вуглеводневої сировини, акту­альна не лише в природоохоронному аспекті. Адже ці речовини здебільшого є цінними матеріальними ресурсами. їхнє комплексне використання спри­ятиме істотному зниженню темпів споживання первинних природних ресурсів, передусім невідновлюваних. Саме до таких, як вам уже відомо, належать природний і супутній нафтові гази, нафта й вугілля.

Учень

Природний газ (пригадайте, які вуглеводні входять до його складу) не­безпідставно вважають екологічно чистим паливом. Однак з видобутком цієї корисної копалини, її використанням як джерела енергії і сировини в органічному синтезі пов'язана низка екологічних проблем. І метан (головна складова природного газу), і продукт його повного окиснення - вугле­кислий газ - зумовлюють виникнення парникового ефекту (пригадайте за малюнком 10.1 суть цього негативного явища, що ви вивчали торік).

Зауважмо: якщо ступінь впливу вуглекислого газу на клімат умовно при­йняти за одиницю, то парникова активність метану становитиме 21-23 оди­ниці.

Окрім метану і незначної кількості його гомологів, у природному газі є домішки водяної пари, сірководню Н₂8, азоту N2, водню Н₂, гелію Не. Водя­на пара в складі природного газу за певних умов може утворювати гідрати або конденсуватися в звивинах трубопроводу. У вологому середовищі сірко­водень (який хімічний характер цієї леткої сполуки Сульфуру з Гідроге­ном?) спричиняє корозію металевого газового обладнання. Унаслідок коро­зії можливі прориви газопроводів, що часто супроводжуються вибухами, руйнуваннями і людськими жертвами.

Тож природний газ потребує попереднього очищення від домішок. Це підвищує його споживчі якості і безпечність для довкілля.

Ще одним способом очищення природного газу від незначного вмісту сір­ководню є технологія, заснована на його хімічному перетворенні на мало­розчинний у воді цинк сульфід. Новітні підходи до очищення вуглевод­невої сировини від карбон(ІУ) оксиду і сірководню передбачають не лише використання мембранних технологій, а й плазмохімічний спосіб розкла­дання сірководню з одночасним отриманням сірки і екологічно чистого енергоносія - водню.

Дізнайтеся більше... Мембранні технології - авангардний напрям розвитку науки й техніки XXI століття, полягає в розділенні суміші за рахунок відміннос­ті тиску на зовнішній і внутрішній поверхнях порожнистоволоконної мембра­ни. Гази, «швидко» проникаючи крізь полімерну мембрану (наприклад, Н₂, С0₂, 0₂, водяна пара, вищі вуглеводні), надходять всередину волокон і ви­ходять з мембранного картриджа через один з вихідних патрубків. Гази, що «повільно» проникають крізь мембрану (наприклад, СО, Н ₂, СН₄), виходять з мембранного модуля через інший вихідний патрубок.

Спалювання неочищеного природного газу призводить не лише до поси­лення парникового ефекту, а й до виникнення кислотних  дощів.

Супутній нафтовий газ як енергоносій і сировину для органічного синтезу використовують не повною мірою. Спалювання у факелах призводить до значних викидів забруднюючих речовин і погіршення екологічної ситуації

в нафтопромислових районах. В атмосферу потрапляють недопалений метан, вуглекислий і чадний гази, сажа, оксиди Нітрогену й Сульфуру, відбуваєть­ся хімічне й теплове забруднення довкілля.

Учень

Сланцевий газ - альтернативне джерело енергії, на яке покладають не­абиякі надії. Однак його видобування пов'язане з використанням канцеро­генних речовин у складі рідин для розриву пластів. Це може спричинити за­бруднення артезіанської води і негативно вплинути на здоров'я її споживачів. Тож видобування й використання і сланцевого, і супутнього нафтового газів потребують застосування сучасних екологічно чистих технологій, аби не зашкодити довкіллю.

Нафта і нафтопродукти - важливі енергетичні й сировинні ресурси. Од­нак унаслідок промислової переробки нафти і використання нафтопродук­тів як палива утворюється багато речовин-забруднювачів, про які вже йшлося раніше. Тож попереднє очищення нафти також зменшує техноген­не навантаження на довкілля.

Смог (аерозоль з диму, туману й пилу, один з видів забруднення повітря) - одна з першопричин забруднення повітряного середовища - багато в чому зумовлений використанням нафтопродуктів як моторних палив. Саме тому актуальним заходом зі зменшення забруднення атмосфери є використання в автомобілях каталітичного нейтралізатора.

 У цьому пристрої шкідливі складові вихлопу - чадний газ, оксиди Нітрогену, недопале­ні вуглеводні - перетворюються на вуглекислий газ, азот і воду. Це має не­абияке значення для зменшення забруднення довкілля канцерогенними і мутагенними поліконденсованими ароматичними вуглеводнями, передусім -бензопіреном.

Дуже небезпечним для довкілля є потрапляння нафти і продуктів її пере­робки в природні водойми, підземні води тощо. Здатність нафти вкривати тонкою плівкою значні частини акваторії за порівняно невеликих розливів призводить до вкрай негативних наслідків.

Нафта не змішується з водою, однак її викиди згубні для водоростей, мо­люсків, ракоподібних тощо. Морські ссавці потерпають від нафтового за­бруднення, оскільки їхнє хутро вкривається шаром нафти, що проникає крізь шкіру й отруює тварин. Однак найбільшої шкоди зазнають рибоїдні птахи: нафта просочує й склеює їхнє пір'я. Це унеможливлює політ. Наслідком погіршення теплоізоляції тіла стає загибель від переохо­лодження. Також знижується плавучість, і птах тоне у воді. Намагання птаха почистити пір'я призводить до заковтування вуглеводнів і отруєння.

Темна нафтова плівка на поверхні моря знижує освітленість товщі води, інтенсивність фотосинтезу у фітопланктоні слабшає, зменшується обсяг кисню, що він виробляє. Необхідність охорони морського середовища від нафти істотно зросла в зв'язку з інтенсивною розробкою морських нафтових родовищ. Наразі використовують різноманітні сорбенти, за допомогою яких збирають і видаляють нафту з поверхні води, ґрунту тощо.

Учень

Кам'яне вугілля як паливо має істотні недоліки, найголовніший поміж яких - небезпечність для довкілля. Науковці встановили, що саме спалю­вання вугілля є основним антропогенним чинником глобального потеплін­ня. Адже вироблення 1 кВт  год електроенергії на вугільній станції спри­чиняє значно більший викид парникових газів, ніж на газовій станції.

Міститься в кам'яновугільній смолі, тютюновому диму, копченостях тощо. Окрім них, у довкілля надходять вугільний пил, сажа, чадний газ, отруй­ні сполуки Нітрогену, Сульфуру, Меркурію, Кадмію, Берилію, Плюмбуму, Арсену, Селену тощо. Унаслідок фізико-хімічних процесів, що відбувають­ся у відходах видобутку та переробки вугілля, токсичні сполуки мігрують у ґрунти, підземні й ґрунтові води, а звідти потрапляють у живі організми.

На жаль, альтернативи використанню вугілля в енергетиці, особливо в країнах, що розвиваються, нині немає. Тому нагальним завданням є зни­ження екологічних збитків від його використання. Цього можна досягти запровадженням нових технологій. Наразі досліджують економічну до­цільність використання як палива вугілля ультратонкого помелу, водно-вугільної суспензії, спалювання вугілля у чистому кисні з наступним очи­щенням димових газів і утилізацією вуглекислого газу, спалювання в киплячому шарі¹ тощо.

Комплексне  використання вугільної сировини - важливий захід зі збере­ження довкілля. Наприклад, у вугіллі Донбасу, породних відвалах, що утворюються під час його видобутку і збагачення, а також у відходах після їхнього використання, містяться чи не всі хімічні елементи періодичної системи Д.І. Менделєєва. Приміром, з породних відвалів і відходів золи і шлаку можна вилучати практично безкоштовну сировину для виробництва алюмінію. У вугіллі та продуктах його переробки міститься Германій, його використання для синтезу біологічно активних германійорганічних сполук економічно є дуже привабливим. Адже за приблизними оцінками світові за­паси Германію у свинцево-цинкових рудах становлять близько 1360 т, а у розроблюваних вугільних родовищах - 4500 т. У вугіллі і відходах його пе­реробки міститься багато цінних мікроелементів, зокрема - Аурум і Аргентум. До того ж переробка відходів для одержання цінної сировини дозво­лить вивільнити земельні площі для їхнього подальшого використання.

Технічна політика коксохімічної підгалузі ґрунтується на постійному впровадженні останніх досягнень у технології коксування і переробки про­дуктів вуглехімії з обов'язковим розроблянням природоохоронних заходів. Це істотно знижує екологічне навантаження на довкілля, особливо в міс­тах, де розташовано коксохімічні підприємства.

На всіх коксохімічних заводах України запроваджено екологічні програ­ми, спрямовані на зниження обсягу викидів забруднюючих речовин. Йдеть­ся про будівництво і переоснащення цехів з очищення коксового газу від сірководню, використання спеціаль­них пилових фільтрів в установках з підготовки вугілля і сортування коксу. Ефективним є використання нових коксових батарей із сучасним комплексом природоохоронних за­ходів, як-от: газощільні двері, безпилове завантаження і видача кок­су, гасіння коксу інертним газом або очищеною стічною водою з уста­новкою краплевідбійників. Змен­шенню екологічних ризиків сприяє використання турбогенераторів для вироблення електроенергії з над­лишків коксового газу, ліквідація неорганізованих викидів токсич­них речовин (бензену, нафталену, фенолу, ціановодню) за рахунок теплообмінного обладнання закри­того типу, термокаталітичне окиснення тощо.

Наприклад, під час реконструкції коксохімічного заводу ВАТ «Запоріж-кокс» (введено в експлуатацію нові парові котли, що, окрім ви­робництва пари, очищають димові гази коксових батарей. А саме: відбува­ється окиснення чадного газу до вуглекислого, вміст оксидів Нітрогену зменшується чи не вдвічі. Як паливо для котлів використовують лише кок­совий газ. Встановлена потужність котлів повністю задовольняє потреби за­воду в парі і гарячій воді для опалення будівель. У перспективних планах реконструкції коксової батареї ЛІ 1 проектом передбачено установку сухого гасіння коксу з котлом продуктивністю 40 т пари на годину, що значно ско­ротить викиди до атмосфери і дасть змогу додатково виробляти 6 МВт елек­троенергії (80 % від потреби заводу в електроенергії).

Учень

Чи можете ви особисто запобігти негативному впливу на довкілля, зумов­леному використанням вуглеводневого палива і продуктів переробки вугле­водневої сировини? Застосовуйте в побуті енергозберігальні технології. Сортуйте сміття. Надавайте перевагу предметам ужитку і упаковці бага­торазового використання. Частіше ходіть пішки чи використовуйте вело­сипед як засіб пересування. Купуйте товари, вироблені у вашій місцевості. Добре поміркувавши, ви легко зможете доповнити цей перелік порад (зро­біть це), від яких багато в чому залежить майбутнє нашої планети.

Дізнайтеся більше... Великий комплекс робіт з природоохоронної темати­ки для коксохімічних підприємств України виконує Український державний науково-дослідний вуглехімічний інститут. Зокрема, розроблено показники емісії для основного виробництва КХП, а також безпосередньо для конкрет­них підприємств, технологічні нормативи викидів з коксових печей, устатку­вання для помелу вугілля і виробництва вуглехімічних продуктів коксування. Створено технологічні нормативи для діючого обладнання з урахуванням його віку і технічного стану. Розроблено перспективні технологічні нормативи з урахуванням будівництва нових коксових батарей і нормативів з огляду на аналогічні виробництва в європейських країнах.

·        Охорона довкілля від забруднень під час переробки вуглеводневої сировини — одна з необхідних умов сталого розвитку країни.

·        Спалювання вуглеводневої сировини і продуктів її переробки — основний антропогенний чинник глобального потепління.

·        Природний газ - екологічно чисте паливо. 

·        Небезпечні забруднювачі, що утворюються під час переробки вугле­водневої сировини: парникові гази, чадний газ, токсичні сполуки Нітрогену й Сульфуру, Меркурію, Плюмбуму, ароматичні вуглеводні та їхні похідні, ціановодень.

·        Відходи від переробки вуглеводневої сировини здебільшого є цінними матеріальними ресурсами. Комплексне використання вуглеводневої сировини — важливий захід зі збереження довкілля.

·        Відповідальна поведінка кожного — внесок у боротьбу з глобальним потеплінням.

Експрес-контроль за темою «Природні джерела вуглеводнів»

Підсумок

Домашнє завдання: параграф №10 вправа №1-5