Природные ископаемые углеводороды и продукты их переработки
Цели и задачи
- Цель: к концу урока объяснить происхождение и состав природного газа, нефти и каменного угля, сравнить перегонку и крекинг и связать основные продукты переработки с их применением.
- Определить состав и области применения природного газа, попутных нефтяных газов и продуктов коксования каменного угля.
- Объяснить различие между перегонкой, термическим и каталитическим крекингом.
- Проанализировать схему переработки нефти и выбрать продукты, соответствующие заданным промышленным и бытовым用途.
- Развивать навыки работы с химической информацией, аргументации, самооценки и безопасного обращения с горючими веществами.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение природных углеводородов для промышленности, быта и энергетики.
- Понимают необходимость рационального использования невозобновляемых ресурсов.
- Проявляют ответственное отношение к экологическим последствиям добычи и переработки топлива.
- Связывают изучаемый материал с выбором будущей профессии и инженерными технологиями.
Метапредметные
- Извлекают информацию из схем, таблиц и кратких текстов о переработке сырья.
- Сравнивают процессы по условиям, продуктам и практическому значению.
- Формулируют гипотезы и аргументируют выводы в парной и групповой работе.
- Планируют собственную работу, проверяют ответы по критериям и корректируют ошибки.
Предметные
- Знать основные компоненты природного газа, попутных нефтяных газов, нефти и каменного угля.
- Уметь объяснять происхождение нефти и газа как продуктов преобразования органических остатков.
- Различать перегонку нефти, термический и каталитический крекинг.
- Уметь соотносить фракции нефти и продукты переработки с их применением.
- Знать основные продукты коксования каменного угля: кокс, коксовый газ, каменноугольную смолу и аммиачную воду.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осмысливают личную ответственность за энергосбережение и экологически безопасное потребление.
- Проявляют познавательный интерес к химическим технологиям и профессиям нефтехимического комплекса.
- Оценивают значение научных знаний для принятия бытовых и общественных решений.
- Осознают ценность сотрудничества при обсуждении экологической проблемы.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель исследования по проблемному вопросу урока.
- Планируют последовательность анализа схемы переработки нефти.
- Сверяют выводы с критериями: состав, условия процесса, продукты, применение.
- Обнаруживают и исправляют ошибки в классификации продуктов переработки.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки природного газа, нефти и каменного угля.
- Устанавливают причинно-следственные связи между составом сырья и свойствами продуктов.
- Строят сравнительную модель перегонки и крекинга.
- Анализируют информацию о рациональном использовании углеводородов.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в группе и представляют общий результат.
- Формулируют вопросы к сообщению другой группы.
- Аргументируют выбор продукта переработки для конкретной ситуации.
- Соблюдают правила диалога и корректно оценивают предложения одноклассников.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию со схемами образования нефти, ректификационной колонны, крекинга и коксования каменного угля.
- Распечатать по одной карточке на группу с описанием природного газа, нефти, попутных газов и каменного угля.
- Подготовить по одной сравнительной таблице на парту: «сырьё — процесс — продукт — применение».
- Вывести на доску формулы: $CH_4$, $C_2H_6$, $C_3H_8$, $C_4H_{10}$ и схему: длинные углеводороды → короткие углеводороды + алкены.
- Подготовить карточки для задания «Продукт — применение» — по одному комплекту на группу.
- Подготовить стикеры трёх цветов для рефлексии и листы самооценки — по одному на ученика.
- Организовать безопасную демонстрацию изображения ректификационной колонны; открытый огонь и реальные нефтепродукты на уроке не использовать.
- Подготовить таймер, проектор, интерактивную доску и маркеры.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в исследование и обозначить практическую значимость темы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Сегодня мы начнём с вопроса, который связан с транспортом, отоплением, пластмассами и даже лекарствами. Посмотрите на изображения бензина, газовой плиты, пластикового изделия и кокса. Что общего у этих предметов?" | Рассматривают изображения и предполагают: "Их получают из природного углеводородного сырья". |
2 мин | Учитель показывает проблемный вопрос: "Почему нефть нельзя просто использовать целиком, а необходимо разделять и химически изменять? В конце урока вы должны будете ответить на этот вопрос и обосновать ответ." | Записывают тему, формулируют предварительные гипотезы и называют известные продукты переработки. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что одно природное сырьё связано с множеством привычных продуктов. Теперь восстановим исходные знания и найдём, чего нам не хватает для объяснения этого разнообразия."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о составе, свойствах и классификации углеводородов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Вспомните, какие углеводороды относятся к алканам. Как меняется температура кипения с увеличением молекулярной массы? Почему смесь углеводородов можно разделять перегонкой?" | Сначала отвечают индивидуально, затем обсуждают в парах и формулируют: "Алканы имеют одинарные связи; более тяжёлые компоненты обычно кипят при более высокой температуре". |
2 мин | Учитель предлагает отметить верные утверждения: "Природный газ состоит только из одного вещества. Нефть является смесью. При крекинге получают только жидкие продукты. Каменный уголь можно перерабатывать нагреванием без доступа воздуха." | Отмечают утверждения и объясняют ответы: неверно, верно, неверно, верно. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что состав смеси и температуры кипения позволяют разделять вещества. Но пока не объяснили, какие процессы превращают тяжёлые углеводороды в более востребованные продукты. Поставим учебную задачу."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать план открытия нового знания.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает схему: «нефть → фракции → бензин, керосин, дизельное топливо, масла, битум» и спрашивает: "Какие вопросы возникают? Что нужно узнать, чтобы объяснить эту схему?" | Формулируют вопросы: "Что такое нефть? Как её разделяют? Чем перегонка отличается от крекинга? Где применяют продукты?" |
2 мин | Учитель фиксирует на доске план: состав и происхождение сырья; способы переработки; продукты и применение; экологическая оценка. "Сегодня вы будете не только слушать, но и извлекать знания из схем и карточек." | Записывают план исследования и распределяются по группам: «газ», «нефть», «крекинг», «уголь». |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Цель определена: проследить путь от природного сырья до полезного продукта. Начнём с характеристик самих видов топлива."
Этап 4. Открытие нового знания. Исследование в группах (12 мин)
Цель этапа: самостоятельно установить состав, происхождение и способы переработки природных углеводородов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт группам карточки и инструкцию: "Прочитайте материал, выделите состав, происхождение, главный процесс переработки и два применения. Заполните четыре графы таблицы. Группа готовит сообщение на одну минуту." | Читают карточки, выделяют ключевые сведения и распределяют роли: читатель, аналитик, оформитель, докладчик. |
5 мин | Учитель направляет работу вопросами: "Почему природный газ считают ценным топливом? Что означает попутный газ? Почему нефть называют смесью? Что происходит с углём при нагревании без доступа воздуха?" | Фиксируют: природный газ богат метаном; попутный газ растворён в нефти или находится над ней; нефть состоит из углеводородов разных составов; при коксовании получают несколько продуктов. |
4 мин | Учитель выводит схему переработки нефти и поясняет: "Перегонка разделяет смесь по температурам кипения и не изменяет состав молекул. Крекинг расщепляет крупные молекулы. Термический крекинг идёт при высокой температуре, каталитический — при участии катализатора и обычно даёт более качественный бензин." | Представляют результаты групп, задают по одному уточняющему вопросу, заполняют сравнительную таблицу. |
Запись в тетрадях
- Природный газ: основа — метан; применяется как топливо и сырьё.
- Нефть — сложная смесь углеводородов; образовалась из органических остатков при длительном воздействии давления и температуры.
- Перегонка разделяет нефть на фракции по температурам кипения.
- Крекинг расщепляет тяжёлые углеводороды: $C_{16}H_{34} \rightarrow C_8H_{18}+C_8H_{16}$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у нас есть главное различие: перегонка разделяет, а крекинг изменяет состав углеводородов. Проверим, сможете ли вы применить это различие к конкретным продуктам и производственным задачам."
Этап 5. Физкультминутка и межпредметная связь (3 мин)
Цель этапа: снять статическое напряжение и связать химию с географией, физикой и экологией.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель говорит: "Встаньте. На вдохе поднимите руки, на выдохе опустите. Представьте путь углерода: недра — добыча — переработка — продукт. Выполним четыре плавных движения руками по этим этапам." | Выполняют дыхательное упражнение и четыре движения, соблюдая дистанцию. |
2 мин | Учитель задаёт вопросы: "С географией связана добыча месторождений, с физикой — разделение по температурам кипения, с экологией — выбросы и рекультивация. Как снизить вред?" | Называют варианты: улавливать попутный газ, очищать выбросы, экономить топливо, развивать переработку и альтернативную энергетику. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что химический процесс нельзя рассматривать отдельно от географии, физики и экологии. Вернёмся к химической классификации продуктов и проверим её на практике."
Этап 6. Первичное закрепление: «Продукт — применение» (8 мин)
Цель этапа: научиться соотносить продукты переработки с их свойствами и применением.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель раздаёт каждой группе карточки: природный газ, бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, битум, кокс, коксовый газ, каменноугольная смола. "Разложите карточки по цепочке: исходное сырьё — способ переработки — продукт — применение. Объясните два наиболее спорных выбора." | Составляют цепочки и объясняют: "Керосин используют в авиационном топливе; битум — в дорожном строительстве; кокс — в металлургии; каменноугольную смолу — как сырьё органического синтеза". |
4 мин | Учитель организует взаимопроверку: "Сравните цепочку соседней группы с критериями: продукт назван точно, применение реалистично, связь с процессом объяснена. Две звезды — за сильные решения, пожелание — за неточность." | Проверяют работу другой группы, отмечают две сильные стороны и формулируют один совет. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы связали свойства продукта с его назначением. Теперь каждый индивидуально покажет, умеет ли различать разделение смеси и химическое превращение."
Этап 7. Самостоятельная работа с самопроверкой (7 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание процессов переработки и их продуктов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздаёт три задания: "1. Объясните, почему нефть разделяют перегонкой. 2. Определите, какой процесс описан: тяжёлая молекула распадается на более короткие углеводороды; назовите два вида этого процесса. 3. Выберите продукт коксования каменного угля, применяемый в металлургии, и объясните выбор." | Письменно отвечают: перегонка основана на разных температурах кипения; это крекинг, термический и каталитический; кокс применяют в металлургии как восстановитель и топливо. |
2 мин | Учитель показывает эталон на экране и просит провести самопроверку: "Поставьте плюс за каждый полный ответ, вопросительный знак — если требуется повторение." | Сверяют ответы, подсчитывают результат, исправляют одну ошибку другим цветом. |
Эталон решения
1) Нефть является смесью углеводородов с разными температурами кипения, поэтому её разделяют перегонкой. 2) Расщепление крупных молекул на более мелкие называется крекингом; он бывает термическим и каталитическим. 3) Кокс получают при нагревании каменного угля без доступа воздуха; его используют в металлургии при выплавке чугуна.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Индивидуальная проверка показала, какие понятия уже стали рабочими. Осталось обобщить материал и вернуться к проблемному вопросу о необходимости переработки."
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: осознать результат, выявить затруднения и определить дальнейшую работу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает приём «Светофор»: "Зелёный стикер — различаю перегонку и крекинг; жёлтый — понимаю идею, но путаю продукты; красный — нужна помощь. На обороте напишите одно новое знание и один вопрос." | Выбирают цвет, записывают новое знание и вопрос: "Перегонка разделяет смесь, крекинг изменяет молекулы". |
1 мин | Учитель завершает: "Домашнее задание выберите по уровню. Перед выходом ответьте устно: почему бензин нельзя получить простой перегонкой нефти в достаточном количестве?" | Отвечают: "При перегонке количество фракции ограничено составом нефти; для увеличения выхода бензина используют крекинг". |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно заполнена таблица по четырём видам сырья, правильно различены перегонка и крекинг, приведены не менее четырёх корректных применений продуктов.
- «4» — допущена одна содержательная неточность в классификации или применении, но различие процессов объяснено верно.
- «3» — названы основные виды сырья и продуктов, однако допущены две-три ошибки в применении или не раскрыто различие процессов.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о природном газе, нефти или каменном угле? | Выявление осознанного предметного результата. |
Чем перегонка отличается от крекинга? | Проверка понимания ключевого различия процессов. |
Какой продукт переработки вы сможете объяснить лучше всего? | Определение зоны уверенного применения знаний. |
Что осталось непонятным? | Выявление точек затруднения для коррекции на следующем уроке. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы проследили путь от природного сырья до продуктов, которые используются в промышленности и быту. Главное различие урока состоит в том, что перегонка разделяет смесь, а крекинг изменяет состав углеводородов. Не забывайте, что высокая ценность топлива требует рационального использования и экологического контроля. На следующем уроке мы подробнее рассмотрим свойства и химические превращения алканов и алкенов."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить сравнительную таблицу по природному газу, нефти и каменному углю: состав, происхождение, способ переработки, два продукта и два применения. | Закрепляет систематизацию материала; при проверке обратить внимание на точность терминов и различие сырья и продукта. |
Средний (повышающий) | Решить 3–4 задания на различение перегонки, термического и каталитического крекинга и объяснить, почему крекинг увеличивает выход бензина. | Формирует применение и анализ; проверить наличие причинного объяснения, а не только названия процесса. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить мини-сообщение «Как уменьшить экологический ущерб при добыче и переработке углеводородов» объёмом 8–10 предложений с двумя конкретными технологиями. | Развивает межпредметное мышление и аргументацию; оценивать достоверность примеров и связь с химическими процессами. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что является основным компонентом природного газа?», «Почему нефть — смесь?», «Какой процесс разделяет нефть на фракции?», «Какой процесс расщепляет тяжёлые углеводороды?», «Назовите один продукт коксования каменного угля и его применение».
