Rudakova

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Свердловской области
Екатеринбургский политехникум
(ГБПОУ СО «ЕПТ»)
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
открытого урока
дисциплины ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
тема: «Метан – топливо, сырье. Влияние метана на парниковый
эффект»
Екатеринбург, 2014
Учебная дисциплина – ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ – естественная наука,
изучающая окружающий нас материальный мир, это одна из наук, которая
определяет научно – технический прогресс в обществе.
Непонимание и игнорирование законов химии ведёт к созданию
экологический неполноценных технологических процессов ( и не только в
области химической промышленности) и, как следствие к грубому насилию
над природой.
Предмет органическая химия является основой для изучения таких
предметов, как физическая и коллоидная химия, технология производства
полимерных материалов и эластомеров, процессы и аппараты.
В результате изучения данной темы студент должен:
1. Иметь представление:
1) о токсичности органических соединений;
2) об уровне антропогенных воздействий на окружающую природную среду
и человека.
11. Знать:
1) основные положения теории химического строения А.М.Бутлерова;
2) явление изомерии;
3) общую формулу алканов.
4) характер связи в молекулах;
5) номенклатуру международную (ИЮПАК), рациональную.
6) свойства предельных углеводородов и их применение.
111. Уметь:
1) составлять структурные формулы алканов;
2) распознавать изомеров по структурным формулам;
3) составлять уравнений химических реакций;
4) выполнять химические эксперименты, распознавать алканы;
5) Решать задачи на установление эмпирической формулы алканов.
Учебно – методическая карта занятия.
Тема занятия: «Метан – топливо, сырьё. Влияние метана на парниковый
эффект»
Цели занятия:
1. Учебная – систематизация полученных знаний и применение их в
нестандартных ситуациях
2. Воспитательная - умение анализировать, делать выводы, предлагать
пути решения.
Длительность занятия 90 минут.
Преподаватель З.Б. Рудакова
Ход занятия
1. Организационная часть
2-3 мин.
2. Актуализация опорных знаний
10 мин.
3. Химический диктант
15 мин
4. Изучение нового материала:
40 мин
- нахождение метана в природе;
- метан топливо;
- метан – сырье для химической промышленности
- доклад на тему: «Влияние выбросов на изменение климата»
5. Осмысление нового материала ( беседа )
15 мин
6. Подведение итогов занятия.
5 мин
7. Домашнее задание.
2 мин
Актуализация опорных знаний.
Почему алканы называют предельными углеводородами?
В каких агрегатных состояниях бывают алканы?
Характерные реакции для алканов ( типы химических реакций).
Виды изомерии, характерные для алканов.
Что собой представляет гомологический ряд алканов? Гомологическая
разность?
6. Что значит полное и неполное окисление?
1.
2.
3.
4.
5.
ВОПРОСЫ
Химического диктанта.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Общая формула алканов.
Название алкана имеющего три атома углерода.
Углерод в органических соединениях всегда ? валентен.
Агрегатное состояние метана.
Типы характерных реакций для алканов.
При полном окислении алканов образуются …
Какой вид изомерии характерен для алканов?
Природный газ – это ?
Начиная с какого гомолога, алканы – жидкости?
Из какого алкана можно получить ацетилен?
Начиная с какого гомолога возможны изомеры?
Сколько атомов углерода содержит гексан?
Формула однозамещенного хлорпроизводного этана.
ОТВЕТЫ
Химического диктанта
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Сп Н 2п +2
Пропан
4
Газ
Замещение, окисление
СО2 Н2О
Изомерия углеродного скелета
Метан на 98%
Пентан
Метан
Бутан
6
С2 Н5 СI
Изучение нового материала.
Метан.
Метан - наиболее значимый представитель органических загрязнителей
атмосферы. Его концентрация существенно превышает концентрацию
остальных органических соединений.
Увеличение содержания метана в атмосфере способствует усилению
парникового эффекта за счет интенсивного поглощения теплового излучения
Земли в инфракрасной области спектра. Метан занимает второе место после
углекислого газа по эффективности поглощения теплового излучения Земли.
С ростом содержания метана изменяются химические процессы а атмосфере,
что может привести к ухудшению экологической ситуации на Земле.
Присутствие метана в атмосфере было открыто сравнительно недавно, в
1947г.
Классификация метана. Атмосферный метан различается по
происхождению:
 Метан называется биогенным, если он возникает в результате
химической трансформации органического вещества.
 Бактериальный (микробный) метан появляется в результате
деятельности бактерий. Он образуется в донных отложениях болот и
других водоемов, в результате процессов пищеварения в желудках
насекомых и животных (преимущественно жвачных).
 Термогенный метан возникает в результате термохимических процессов
в осадочных породах при их погружении на глубины 3-10 км. Здесь
осадочные породы подвергаются химической трансформации в
условиях высоких температур и давления.
 Абиогенный метан возникает в результате химических реакций
неорганических соединений. Он образуется обычно на больших
глубинах мантии Земли.
В настоящее время концентрация атмосферного метана в Северном
полушарии больше, чем в Южном. Это объясняется меньшей мощностью
источников метана. Время жизни метана в атмосфере 8 – 12 лет.
Молекула метана довольно устойчива, и ее нелегко вывести из атмосферы.
Метан мало растворим в воде, и удаление его из атмосферы из атмосферы с
помощью осадков не происходит. Для реального удаления его надо перевести
в нелетучие или другие газообразные соединения.
Источники выделения метана.
Метан попадает в атмосферу как из естественных, так и из антропогенных
источников. Мощность антропогенных источников в настоящее время
существенно превышает мощность естественных. К естественным источникам
метана относятся болота, тундра, водоёмы, насекомые (главным образом
термиты), метангидраты, геохимические процессы. К антропогенным –
рисовые поля, шахты, животные, потери при добыче нефти и газа, горение
биомассы, свалки. Рисовые поля, и животные вносят доминирующий вклад в
образовании общего потока в атмосферу. Природа образования метана в
таких источниках , как болота, озёра, рисовые поля, жвачные животные,
насекомые, свалки, примерно одинакова – ферментативная переработка
клетчатки.
Интенсивность выделения метана из болот меняется в широких пределах. 9 20 мг метана в час на кв.метр. Поток метана с рисовых полей достигает в
среднем 2,3 мг в час на кв. метр.
Количество крупного рогатого скота в мире – около 1,5 млрд голов. Одна
корова выделяет в сутки около 250 л чистого метана. Этого количества метана
хватит вскипятить 20 литров воды. В развитых странах на свалки вывозится
примерно 1,8 кг мусора в день в расчете на одного человека, в России – 0,6 кг
соответственно. Примерно 10% этой массы может конвертироваться в метан.
Следовательно, в России производится 60 г метана в сутки в расчете на одного
человека.
Шахтный метан возникает в процессе трансформации органических
остатков в уголь под влиянием высоких давлений и температур. Можно
считать, что в глубинах Земли происходит пиролиз органических веществ.
Добыча 1 тонны угля сопровождается выделением 13 кубометров чистого
метана.
Аналогичный механизм образования метана наблюдается и при горении
биомассы.
Глобальное потепление на 12% обусловлено метаном (СН4). Каждая
молекула метана способствует парниковому эффекту в 25 раз больше, чем
молекула углекислого газа (СО2). Эмиссия метана возрастает в год на 1%.
Доклад
Влияние выбросов на изменение климата.
Парниковые газы — газы (С02, метан, оксиды азота, озон, фреоны), которые,
пропуская солнечные лучи, препятствуют длинноволновому тепловому
излучению с земной поверхности. Часть этого поглощенного теплового
излучения атмосферы излучается обратно к земной поверхности, создавая
парниковый (тепличный) эффект. В табл. 26 показаны изменения
концентрации основных парниковых газов в атмосферном воздухе с конца
XIX в. В настоящее время вклад парниковых газов в глобальное потепление
климата составил: диоксида углерода (СОг) — 66%, метана — 18, фреонов —
8, оксида азота — 3 и остальных газов — 5%. Однако увеличение
концентрации перечисленных газов по-разному влияет на величину
парникового эффекта, что определяется особенностями поглощения самой
молекулы газа. Например, подсчитанное воздействие на парниковый эффект
1 молекулы метана в 25 раз интенсивнее, чем в случае с С02, а молекулы
фреона эффективнее в 11 ООО раз. Это вызывает особую опасность для
биосферы, в связи со значительным ростом в последние годы концентрации
метана и фреонов в атмосфере Земли.
Парниковые газы — это газы, задерживающие инфракрасные лучи, которые
нагревают поверхность Земли и атмосферу. Наиболее важными парниковыми
газами являются пары воды, двуокись углерода, метан, окись азота, озон,
фреоны. Парниковые газы могут иметь естественное (природное) и
антропогенное происхождение. Соответственно следует различать
естественный парниковый эффект и вклад в парниковый эффект,
обусловленный газами, поступившими в атмосферу в результате
человеческой деятельности. Двуокись углерода (С02) является основным
антропогенным парниковым газом. Около 80% углекислого газа образуется в
результате сжигания ископаемого топлива, остальная часть приходится на
вырубку лесов, прежде всего тропических. Окись азота (N20) образуется при
сжигании ископаемого топлива, биомассы, применения удобрений.
Под парниковым эффектом понимают возможное повышение глобальной
температуры планеты в результате изменения теплового баланса,
обусловленное постепенным накоплением парниковых газов в атмосфере.
Метан является парниковым газом и может внести при утечках из
газотранспортных систем вклад в глобальное потепление. Один килограмм
метана на временном горизонте в 20 лет эквивалентен потенциалу
глобального потепления от 21 кг углекислого газа. Метан является вторым по
удельному содержанию парниковым газом и оценивается в настоящее время
в 20-25 %. Вклад углекислого газа в парниковый эффект составляет 43 %,
фреона - 14 %, закиси азота - 5%, прочих газов (фторхлоридуглеводорода,
тропосферного озона и др.) - 13 %..
Допустимы два предположения. Первое - это преувеличение парниковых
свойств газов-примесей земной атмосферы. И о шагах в направлении
снижения ранее сделанных оценок и прогнозов мы упоминали. Второе
предположение, дополняющее первое и во многом подтверждающееся
разрозненными фактами, заключается в том, что вялая работа обильных
парниковых газов связана также с действием антропогенных антипарниковых факторов. И такие факторы известны. Одни из них признаны не
существенными, другие не оценены как следует, возможно, из-за чрезмерной
сложности задачи
Необходимым элементом стратегии страны по управлению выбросами
парниковых газов является создание механизма ее реализации. Такой
механизм различен для стран СНГ, хотя и обладает общими чертами. В
настоящее время Фонд “Защита природы” (БОБ) из США завершил работу
над докладом, посвященным анализу минимальной системы элементов,
необходимых для участия страны в торговле правами на выбросы ПГ (а также
в реализации других механизмов гибкости). Этот доклад можно
рассматривать в качестве отправного момента исследований по
институциональным вопросам
Возможной причиной потепления климата в настоящее время может явиться
общий долговременный рост температуры, не связанный с повышением
концентраций СС - Согласно исследованиям А.С.Монина, он зафиксирован
уже в начале 19 в., когда технические выбросы парниковых газов в атмосферу
были незначительны. Возможной причиной потепления климата в настоящее
время может явиться общий долговременный рост температуры, не связанный
с повышением концентраций СС - Согласно исследованиям А.С.Монина, он
зафиксирован уже в начале 19 в., когда технические выбросы парниковых
газов в атмосферу были незначительны. В настоящее время в атмосфере
наблюдается рост содержания некоторых малых газов, таких как углекислый
газ СО2, закись азота N20, метан СН4, озон О3, пары воды, хлорфторуглероды
и другие галогенпроизводные углерода (фреоны). Эти так называемые
парниковые газы, как и основные составляющие атмосферы (азот, кислород),
пропускают к поверхности Земли видимую (световую) часть солнечного
излучения оптического диапазона. Поглощаемая земной поверхностью
солнечная энергия нагревает ее, что приводит к тепловому длинноволновому
(инфракрасному1) излучению в окружающее пространство. Однако это
излучение в значительной степени задерживается компонентами атмосферы и
прежде всего парниковыми газами; часть тепла вновь отражается на
поверхность Земли. Задержание тепловой энергии у приповерхностного слоя
приводит к повышению его температуры («парниковый эффект
Одна из наиболее серьезных проблем — изменение климата. Главные ее
причины — накопление в атмосфере парниковых газов (в первую очередь
диоксида углерода С02, метана СН4, тропосферного озона 03, закиси азота
N20, фреонов и некоторых других газов). Изменение климата может привести
к серьезным последствиям: деградации земель в ряде регионов; потерям
урожая; увеличению частоты и интенсивности ураганов и бурь, опасности
сильных паводков и засух; таянию части ледников; повышению уровня моря и
изменению количества осадков; сокращению продуктивности Мирового
океана
В последние десятилетия в связи с проблемой глобального потепления
климата особую роль приобретают болотные ландшафты, которые
эффективно связывают один из парниковых газов -диоксид углерода (С02).
Подсчитано, что только в верховых болотах России содержится 28 -109 тонн
углерода (в низинных - всего 0,75 -109 т). Болота, выводя углерод из
атмосферы, в то же время продуцируют метан, тем самым в какой-то степени
регулируют климат. Если источником углекислоты являются тропические
страны (Индия, Бразилия, Австралия), то Россия - один из наиболее мощных
поглотителей (стоков) С02 в наземных экосистемах. Все это показывает
большое биосферное значение болот в углеродном цикле, а значит,
подчеркивает необходимость более рационального использования и охраны
болотных экосистем
История развития атмосферы ярко иллюстрирует абсолютную зависимость
живых организмов, и прежде всего человека, от других организмов,
населяющих биосферу. Однако антропогенное воздействие на биосферу, в
частности загрязнение воздуха пылью, парниковыми газами (С02, СН4, М20 и
др.), фреонами и иными веществами, может нарушить существующую
хрупкую стабильность
В соответствии с различными сценариями удвоение содержания СО2 в
атмосфере в сравнении с доиндустриальным периодом может произойти в
середине 21 в. или после 2100 г. Удвоение, как полагают, приведет к
повышению температуры на 1,5-4,5 К
Судьба человечества в XXI веке стала предметом пристального внимания
ученых, политиков, общественности, В качестве угроз дальнейшему развитию
человечества фигурируют такие факторы, как экологическое загрязнение
планеты в результате деятельности человека и, в первую очередь, парниковые
газы (ПК), энергетический голод, увеличение числа и масштабов последствий
техногенных и природных катастроф, рост населения и ограничение
продовольственных ресурсов, национализм, терроризм и др.
Закрепление нового материала.
1. Какие из способов уменьшения выделения метана в атмосферу можно
использовать безболезненно (не нарушая темпы роста производства,
производства продуктов питания): высушивание болот, уменьшение
добычи каменного угля, нефти, уменьшение поголовья крупнорогатого
скота или уменьшение площадей рисовых полей?
2. Какие меры по уменьшению выбросов вы предприняли бы как эколог?
Подведение итогов занятия.
1. Проверка химического диктанта.
2. Оценка знаний при устном опросе и за химический диктант.
Домашнее задание: учебник – А.И. Артеменко Органическая химия
Карточки с ИДЗ