Природные источники углеводородов: природный газ, нефть и каменный уголь
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока учащиеся смогут сравнить природный газ, нефть и каменный уголь по составу и происхождению, объяснить основные способы их переработки и привести не менее двух примеров применения продуктов переработки, в том числе в работе повара.
- Образовательная задача: раскрыть органическое происхождение нефти и угля и охарактеризовать основные компоненты природного газа.
- Образовательная задача: объяснить, что разделение нефти на фракции основано на различии температур кипения, и различить продукты перегонки и химической переработки нефти.
- Развивающая задача: научиться извлекать сведения из схемы переработки, сопоставлять сырьё, продукт и область применения, аргументировать вывод в паре.
- Воспитательная задача: обсудить ответственное и безопасное использование углеводородного сырья и связь повседневного потребления с ресурсами и окружающей средой.
Планируемые результаты
Личностные
- Учащиеся проявляют интерес к химическим знаниям, необходимым для понимания производства топлива и материалов.
- Осознают связь химии углеводородов с повседневной жизнью, включая приготовление пищи и работу кухонного оборудования.
- Формируют ответственное отношение к использованию природных ресурсов и обсуждают экологические последствия их добычи и переработки.
- Уважают разные аргументированные точки зрения при обсуждении пользы и ограничений ископаемого сырья.
Метапредметные
- Извлекают информацию из учебной схемы, таблицы и короткого информационного текста, отделяя состав сырья от продуктов его переработки.
- Сравнивают три природных источника углеводородов по происхождению, агрегатному состоянию, составу и направлениям использования.
- Планируют работу в паре, распределяют действия, выслушивают партнёра и согласуют общий ответ.
- Формулируют вывод с опорой на данные и приводят пример межпредметной связи химии с географией, экологией или технологией приготовления пищи.
Предметные
- Описывают природный газ как смесь газообразных веществ, в которой основным компонентом обычно является метан, и называют области его применения.
- Объясняют происхождение нефти и каменного угля как ископаемого органического сырья, формировавшегося в течение длительного времени в недрах Земли.
- Объясняют принцип разделения нефти на фракции при перегонке через различие температур кипения компонентов.
- Различают фракции нефти и продукты её химической переработки, приводят примеры применения бензина, керосиновых и дизельных фракций, масел, битума и нефтехимического сырья.
- Называют основные продукты коксования каменного угля и связывают их получение с промышленным использованием.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Соотносят изучение химии природных источников углеводородов с личным опытом и возможными профессиональными интересами.
- Осознают практическую ценность химических знаний при безопасном обращении с бытовым газом и горючими материалами.
- Оценивают, почему экономное использование топлива и материалов имеет общественное и экологическое значение.
- Проявляют готовность уточнять собственные представления, если факты не подтверждают первоначальную гипотезу.
Регулятивные УУД
- Формулируют учебную проблему и цель урока на основе сравнения бытовых примеров и схемы переработки.
- Планируют последовательность действий при заполнении таблицы «сырьё — переработка — продукт — применение».
- Сверяют выводы с критериями: назван процесс, указана особенность продукта и приведено корректное применение.
- Обнаруживают и исправляют неточности, например смешение перегонки нефти с крекингом или ошибочное утверждение, что нефть является одним веществом.
Познавательные УУД
- Классифицируют природные источники углеводородов и продукты их переработки по заданным признакам.
- Устанавливают причинно-следственную связь между различием температур кипения компонентов нефти и разделением смеси на фракции.
- Сопоставляют сведения схемы, текста и жизненного примера, формулируя вывод на основе нескольких источников.
- Моделируют цепочку превращений «ископаемое сырьё — процесс переработки — продукт — применение» и отмечают границы применимости модели.
Коммуникативные УУД
- Работают в паре по правилу «сначала индивидуальная гипотеза, затем согласование общего ответа».
- Задают уточняющие вопросы о составе сырья и различиях физических и химических способов переработки.
- Представляют вывод в форме краткого аргументированного сообщения, используя химические термины.
- Корректно дополняют ответ одноклассника и разрешают расхождения, обращаясь к данным схемы или карточки.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с четырьмя изображениями: газовая конфорка, нефтеперерабатывающая колонна, угольный карьер и схема коксования; изображения должны быть различимы с последних парт.
- Вывести на доску или слайд проблемный вопрос: «Как одно ископаемое сырьё превращается в разные вещества и материалы, нужные в том числе повару?»
- Распечатать по одной на пару карточке со схемой фракционной перегонки нефти и краткими характеристиками продуктов; подготовить 15 карточек для класса из 30 учащихся.
- Распечатать по одной на пару рабочую таблицу «Источник — происхождение и состав — переработка — продукт — применение»; подготовить 15 экземпляров.
- Подготовить три карточки для задания на сопоставление: природный газ, нефть, каменный уголь; к ним — карточки с продуктами и областями применения, по одному комплекту на пару.
- Подготовить индивидуальный выходной билет на каждого ученика: 30 небольших листков с вопросом о различии перегонки и крекинга и одним примером применения продукта.
- Подготовить слайд-напоминание с терминами «фракционная перегонка», «крекинг», «коксование» и формулировками: физическое разделение смеси и химическое превращение.
- Обеспечить проектор или интерактивную доску и компьютер; лабораторные опыты с горючими веществами и открытым пламенем в рамках этого урока не проводить.
- Приготовить маркеры для доски и стикеры трёх цветов для рефлексии; стикеры раздать в конце урока по одному каждому ученику.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в работу через профессионально значимый бытовой контекст и обозначить проблему урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | "Здравствуйте, ребята. Представьте, что вы проектируете кухню ресторана и выбираете плиту, упаковку для продуктов и покрытие для подъездной дороги. Посмотрите на экран: газовая конфорка, пластиковая упаковка и асфальт. Как вы думаете, могут ли эти предметы быть связаны с одним классом природного сырья? Пока не ищите единственный ответ — сформулируйте гипотезу." | Рассматривают изображения, индивидуально называют предположения: «газ и нефть», «углеводороды», «разные виды топлива». |
2 мин | "Используем приём „Подумай — обсуди в паре — поделись“. Сначала полминуты запишите одну гипотезу, затем минуту обсудите её с соседом. В завершение две пары представят ответ. Я зафиксирую на доске слова, которые прозвучат чаще всего, но пока не буду говорить, какие из них верны. Наш вопрос сегодня: как природное сырьё превращается в вещества и материалы, которыми пользуется в том числе повар?" | Записывают гипотезу, обсуждают её в паре и представляют классу варианты: «нефть служит сырьём для пластмасс», «газ используют для нагрева», «асфальт связан с переработкой нефти». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что привычные кухонные и городские предметы могут быть связаны с ископаемым сырьём. Чтобы проверить наши гипотезы, сначала вспомним, что уже знаем об углеводородах и смесях."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о составе углеводородов, смесях и способах разделения веществ, необходимых для изучения природного сырья.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | "Посмотрите на доску: там записаны слова „метан“, „смесь“, „углеводород“, „температура кипения“. Вспомните, какие элементы входят в состав углеводородов и чем смесь отличается от индивидуального вещества. Почему природный газ и нефть не следует автоматически считать чистыми веществами? Дайте сначала короткий ответ, затем обоснуйте его одним признаком." | Отвечают: «углеводороды состоят из углерода и водорода»; «смесь включает несколько веществ»; «нефть и природный газ содержат разные компоненты, их состав может различаться». |
3 мин | "Теперь сопоставьте два способа разделения смесей: фильтрование и перегонку. Какой признак позволяет разделить однородную жидкую смесь перегонкой? Верно, различие температур кипения. Запишите рядом с термином „перегонка“ слова „физическое разделение“. Позже проверим, подходит ли этот способ для нефти и чем он отличается от крекинга." | Сравнивают способы, отвечают: «перегонка использует различие температур кипения»; записывают ключевой признак и предполагают, что нефть можно разделить как сложную смесь. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что нефть — смесь, а перегонка разделяет компоненты по температурам кипения. Но одной этой идеи недостаточно, чтобы описать все превращения сырья. Сейчас сформулируем, что именно нам предстоит выяснить."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему и наметить план исследования природного газа, нефти и каменного угля.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | "На экране появятся три названия: природный газ, нефть, каменный уголь. В парах назовите, что у них общего и чем они отличаются по агрегатному состоянию. Затем ответьте на вопрос: если все эти ресурсы связаны с органическим веществом, почему для получения полезных продуктов нужны разные способы переработки? Я запишу ваш вопрос как проблему урока." | В парах сравнивают источники и формулируют: «газообразное, жидкое и твёрдое сырьё»; «состав и свойства различаются, поэтому способы переработки не одинаковы». |
2 мин | "Какой план поможет нам получить обоснованный ответ? Предлагаю проверить состав и происхождение каждого источника, изучить способы переработки, затем связать продукты с применением. Согласны ли вы с этим порядком? Добавьте пункт, если считаете важным. К концу урока каждый должен суметь привести хотя бы по одному продукту переработки нефти и угля и объяснить его получение." | Предлагают и согласуют план: «состав и происхождение», «способ переработки», «продукты», «применение»; записывают тему урока. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "План исследования согласован: от состава и происхождения — к переработке и применению. Теперь проверим этот план на материале трёх основных природных источников углеводородов."
Этап 4. Открытие нового знания: природный газ, нефть и уголь (12 мин)
Цель этапа: установить основные сведения о составе и происхождении природного газа, нефти и каменного угля и выявить ключевые способы их переработки.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | "Раздаю каждой паре карточку со схемой фракционной перегонки нефти. Рассмотрите её и проследите путь смеси: нефть нагревают, пары поступают в колонну, а компоненты конденсируются на разных уровнях в зависимости от температур кипения. Важно: это физическое разделение смеси, а не получение каждого вещества из нефти химической реакцией. Какие фракции вы видите на схеме и как их температура кипения соотносится с высотой отбора?" | Изучают схему в парах, отмечают газовую фракцию, бензиновую и более тяжёлые фракции; формулируют: «чем ниже температура кипения, тем выше располагается зона конденсации в колонне». |
4 мин | "Сопоставьте перегонку с крекингом. При перегонке смесь разделяют, а при крекинге крупные молекулы углеводородов расщепляют на более мелкие, то есть протекает химическое превращение. Запишите это различие в таблицу. В нефтепереработке продукты могут направляться на получение топлива и сырья для химической промышленности; масла и битум тоже имеют свои области применения. Какие из них встретятся повару не непосредственно в пище, а в оборудовании, упаковке или инфраструктуре кухни?" | Заполняют строку таблицы; объясняют: «бензин и дизельное топливо применяются как моторные топлива», «масла используются как смазочные материалы», «битум применяют в дорожном строительстве», «нефтехимическое сырьё используют для получения полимеров, из которых производят упаковку и отдельные детали оборудования». |
4 мин | "Перейдём к природному газу и каменному углю. Основной компонент природного газа обычно метан, но природный газ является смесью и его состав зависит от месторождения. Его используют как топливо и как химическое сырьё. Каменный уголь — твёрдое ископаемое органическое сырьё; при нагревании без доступа воздуха проводят коксование. На схеме названы кокс, коксовый газ и каменноугольная смола. Чем коксование отличается от перегонки нефти и какие продукты можно получить?" | Заполняют строки таблицы; отвечают: «коксование — химическая переработка угля при нагревании без доступа воздуха»; называют кокс, коксовый газ и каменноугольную смолу, связывают кокс с металлургией, газ — с топливным и химическим использованием, смолу — с получением химических продуктов. |
Запись в тетрадях
- Природный газ — смесь газов; основным компонентом обычно является метан.
- Нефть — смесь углеводородов. Фракционная перегонка разделяет её компоненты по различию температур кипения.
- Крекинг — химическое расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие.
- Коксование каменного угля проводят нагреванием без доступа воздуха; получают кокс, коксовый газ и каменноугольную смолу.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы различили физическое разделение нефти и химические процессы переработки нефти и угля. Теперь применим эти знания к конкретной ситуации, связанной с кухней, и проверим, можем ли мы обосновать выбор продукта."
Этап 5. Первичное закрепление: химия на кухне (7 мин)
Цель этапа: применить знания о происхождении и переработке углеводородного сырья для объяснения практических примеров из профессии повара.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | "Представьте задачу повара и технолога ресторана: нужно выбрать источник тепла для плиты, объяснить происхождение полимерной упаковки и понять, почему рядом с кухней асфальтирован подъезд. Сейчас работаем в парах. На карточке указаны три объекта: газовая плита, упаковочная плёнка и дорожное покрытие. Для каждого назовите возможное сырьё и не путайте непосредственный продукт с исходным ископаемым." | Читают условие карточки и распределяют роли: один предлагает соответствия, второй проверяет обоснование. |
3 мин | "Сначала каждый выберите соответствие самостоятельно, затем обсудите его с партнёром. Для плиты рассмотрите природный газ как топливо; для упаковки — продукты нефтехимической переработки и полимеры; для дорожного покрытия — битум, получаемый при переработке нефти. Помните, что конкретная упаковка может быть изготовлена не только из углеводородного сырья. Приведите объяснение, которое можно подтвердить химическими сведениями, а не только жизненным опытом." | Сопоставляют объекты и материалы, фиксируют цепочки: «природный газ — сгорание в плите — нагрев посуды»; «нефть — нефтехимическое сырьё — полимерная плёнка»; «нефть — тяжёлый остаток/битум — дорожное покрытие». |
3 мин | "Послушаем две пары. После каждого ответа класс проверит три пункта: источник назван верно, продукт не смешан с сырьём, применение объяснено. Повару важно знать не только, на чём работает плита, но и соблюдать правила безопасности: нельзя проверять утечку газа пламенем, нужно сообщить взрослому или ответственному сотруднику и действовать по инструкции. Какое звено цепочки для вас оказалось самым неожиданным?" | Представляют цепочки и аргументируют выбор; дополняют ответы друг друга. Формулируют вывод: «одно ископаемое сырьё может дать несколько разных продуктов, применяемых в быту и промышленности». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы связали источники сырья с предметами, встречающимися повару, и проверили каждое соответствие по цепочке производства. Теперь каждый самостоятельно покажет, что умеет различать перегонку, крекинг и коксование."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (9 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание состава сырья, способов переработки и применения продуктов, обеспечив возможность самокоррекции.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | "Раздаю индивидуальные карточки. Выполните три задания: определите, где физическое разделение, а где химическое превращение; восстановите одну цепочку для нефти и одну для каменного угля; приведите пример, связанный с приготовлением пищи или оснащением кухни. Сначала работайте самостоятельно и не сверяйтесь с соседом. Базовые пункты обязательны для всех, последнее задание можно выполнить в двух вариантах сложности." | Получают карточки, читают критерии и отмечают порядок выполнения. |
5 мин | "Карточка содержит такие ситуации: первая — компоненты нефти разделяют в колонне по температурам кипения; вторая — крупные молекулы углеводородов расщепляют; третья — каменный уголь нагревают без доступа воздуха. Определите процессы и назовите один продукт каждого. Затем объясните, почему природный газ обычно называют смесью, хотя в нём часто преобладает метан. Запишите ответы полными фразами, чтобы ход рассуждения был виден при проверке." | Индивидуально отвечают: «перегонка — физическое разделение фракций»; «крекинг — химическое расщепление углеводородов»; «коксование — переработка угля с получением кокса, коксового газа и смолы»; объясняют, что кроме метана в природном газе присутствуют и другие компоненты. |
3 мин | "Откройте эталон на экране и проверьте ответы цветной ручкой. За каждый верно названный процесс поставьте один балл, за корректный продукт — ещё один, за обоснованное применение — один. Если заметили ошибку, не стирайте её сразу: зачеркните одной линией и рядом запишите исправление. Поднимите зелёную карточку, если уверенно объясняете различие перегонки и крекинга, жёлтую — если нужен ещё один пример, красную — если требуется разбор." | Сверяют ответы с эталоном, исправляют неточности и отмечают уровень понимания цветной карточкой. |
Эталон решения
1) Разделение нефти в колонне по температурам кипения — фракционная перегонка, физический процесс; получают нефтяные фракции. 2) Расщепление крупных молекул углеводородов — крекинг, химический процесс; получают более мелкие углеводороды. 3) Нагревание каменного угля без доступа воздуха — коксование; среди продуктов кокс, коксовый газ и каменноугольная смола. Природный газ обычно является смесью, поскольку помимо преобладающего метана может содержать другие газы; состав зависит от месторождения.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы проверили себя и исправили ошибки по эталону. Осталось обобщить, какой принцип объединяет изученные источники, и оценить, насколько уверенно вы можете объяснить их путь от недр до применения."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: обобщить изученное, получить обратную связь о затруднениях и сообщить дифференцированное домашнее задание.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | "Заполните выходной билет: назовите одно различие между перегонкой нефти и крекингом и приведите пример продукта природного источника углеводородов, используемого поваром или в оснащении кухни. На стикере дополнительно закончите одну фразу: „Теперь я могу объяснить…“ или „Мне пока нужно уточнить…“. Это не контрольная отметка, а способ понять, что стоит повторить." | Индивидуально отвечают на выходной билет; формулируют самооценку, например: «могу объяснить, почему фракции нефти разделяются при перегонке» или «хочу лучше запомнить продукты коксования». |
3 мин | "Запишите домашнее задание с доски. Выберите уровень по готовности: базовый обязателен, повышающий и дополнительный позволяют расширить объяснение. Перед выходом ответьте устно на контрольный вопрос: почему нельзя назвать нефть индивидуальным веществом? Подумайте также, чем знание о горючести природного газа важно для повара." | Записывают выбранное задание, отвечают: «нефть — смесь различных веществ, прежде всего углеводородов»; «газ горюч, поэтому необходимы исправное оборудование и соблюдение правил безопасности». |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно выполнены все задания карточки: различены перегонка, крекинг и коксование, названы соответствующие продукты, составлены обоснованные цепочки применения и приведён корректный пример из профессии повара.
- «4» — верно определены не менее двух процессов и продуктов; в одной цепочке допущена неточность в применении или объяснении, самостоятельно исправленная при самопроверке.
- «3» — правильно определён хотя бы один способ переработки и назван связанный с ним продукт; в остальных ответах есть существенные пропуски, но основное различие физического разделения и химического превращения показано.
- При взаимной проверке учитываются химическая точность терминов, объяснение связи «сырьё — процесс — продукт» и участие ученика в парном обсуждении.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Чем фракционная перегонка нефти отличается от крекинга? | Проверить понимание различия физического разделения смеси и химического превращения. |
Какой продукт природного сырья вы связали с работой повара или кухонным оборудованием? | Выявить перенос предметного знания в жизненный и профессиональный контекст. |
На каком шаге цепочки «сырьё — переработка — продукт — применение» вы сомневались? | Определить конкретное затруднение и спланировать последующее повторение. |
Насколько уверенно вы можете объяснить происхождение продукта: уверенно, с подсказкой или пока затрудняюсь? | Получить самооценку освоения темы и сопоставить её с выходным билетом. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы проследили путь от природного газа, нефти и каменного угля к топливу и промышленным материалам. Главное различие, которое важно удержать, — перегонка разделяет компоненты смеси, а крекинг и коксование связаны с химическими превращениями. Не забывайте, что бытовое применение горючих веществ требует строгого соблюдения правил безопасности. Мы также увидели, что химия помогает повару понимать не только работу плиты, но и материалы, которыми оснащена кухня. На следующем уроке продолжим изучать превращения углеводородов и их значение для промышленности."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить таблицу из трёх строк: природный газ, нефть, каменный уголь; указать характерный состав или особенность сырья, способ переработки и по одному продукту с областью применения. | Закрепляет сравнение природных источников; при проверке смотреть на соответствие продукта конкретному сырью и точность терминов. |
Средний (повышающий) | Письменно объяснить на трёх примерах различие перегонки нефти, крекинга и коксования; для каждого указать, что происходит с исходным сырьём и какой продукт получают. | Закрепляет понимание физических и химических процессов; при проверке смотреть, не смешаны ли разделение смеси и химическое превращение. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать схему «энергия и материалы для кухни ресторана»: включить не менее четырёх примеров, связанных с природным газом, нефтью или продуктами переработки угля, и кратко отметить одно преимущество и одно экологическое ограничение использования ископаемого сырья. | Развивает перенос знаний, системное мышление и аргументацию; при проверке смотреть на корректность химических цепочек и обоснованность оценки. |
Контрольные вопросы перед выходом: почему нефть является смесью; какой процесс разделяет нефтяные фракции; чем крекинг отличается от перегонки; какие продукты получают при коксовании каменного угля?
