Изучите таблицу, страница 248 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

ИТОГОВАЯ ТАБЛИЦА 18 ПО ТЕМЕ «УГЛЕВОДОРОДНОЕ ТОПЛИВО»

Природный газ (ПГ)

Попутный нефтяной газ (ПНГ)

Нефть

Топливо

Состав:

состоит из смеси углеводорода с низкими молекулярными массами. В нем в основном содержится метан (80-96%), оставшаяся часть близкие гомологи метана: этан, пропан, бутан

метана содержится в два раза меньше, также входят этан, пропан, бутан. Он находится на поверхности нефти или растворен в ней

это сложная смесь, основной частью которой являются углеводороды, азот-, кислород- и серосодержащие соединения, минеральные соли и др. вещества. Основа нефти – парафины и ароматические углеводороды

это природные или искусственные горючие вещества. По агрегатному состоянию делятся на: твердые, жидкие, газообразные. Чем больше содержится углерода и водорода, тем выше его способность выделять тепло

Использование:

смесь $CH_4$ и $C_2H_6$, используется как химическое сырье (получают сажу, водород, растворители). Пропан-бутановую смесь превращают дегидрированием в химически активные ненасыщенные углеводороды (производство каучука). В качестве дешевого топлива. В автомобильном транспорте (в баллонах под высоким давлением)

как топливо и ценное химическое сырье. Делится на фракции: сухой газ ( $CH_4$ и $C_2H_6$); пропан-бутановая смесь. Газовый бензин ( $C_5H_{12}$, $C_6H_{14}$) используют как добавку к бензинам для быстрого их воспламенения при запуске двигателя. Первая и вторая фракции используются как ПГ

главный источник жидкого топлива. При перегонке идет разделение на фракции: бензиновая – содержит смесь углеводородов $C_5 - C_{12}$. Получают бензин, газолин и лигроин. Керосиновая – содержит углеводороды $C_9 - C_{16}$. Они образуют светлые продукты нефти. Керосин, дизельное топливо. Конечные продукты: мазут, смазочные масла, соляровые масла, машинные масла, парафин. Твердый остаток – гудрон для покрытия дорог

при переработке каменного угля образуется много полезных веществ: кокс, каменноугольная смола, бензол и его гомологи, фенол и его гомологи, прямой коксовый газ, водород, метан, этилен, аммиак, сульфат аммония, водный раствор аммиака

Переработка:

состоит из двух основных процессов: перегонка (разделение на фракции) и крекинг (расщепление молекул тяжелых углеводородов с выделением легких углеводородов) нефти. Крекинг делится на два вида: термический и каталитический. Первым – получают автомобильный бензин, а вторым – авиационный. Затем идет стадия очистки нефтепродуктов (обработка кислотами и основаниями, гидроочистка, адсорбция и абсорбция)

пиролиз – нагревание топлива без доступа воздуха. Газификация – превращение в горючие газы топлива путем частичного окисления воздухом, водяным паром или их смесью при $1000^{\circ}C$. Гидрогенизация – обработка топлива водородом при высоких температурах. Коксование – в коксовых печах при $900-1050^{\circ}C$ без доступа воздуха. Этим методом попутно получают много полезных веществ: кокс, прямой коксовый газ, каменноугольная смола

Распределение природных источников углеводородов по величине теплоты сгорания.

Природный газ $\rightarrow$ нефть $\rightarrow$ дерево $\rightarrow$ торф $\rightarrow$ бурый уголь $\rightarrow$ каменный уголь $\rightarrow$ антрацит

Основные месторождения в Казахстане

Полуостров Мангышлак, в Эмбинском бассейне, на месторождениях Уральской и Атырауской областей. Общий запас в Казахстане составляет $9,5$ трлн $м^3$

В настоящее время действует более $160$ месторождений. Основные месторождения находятся: в Атырауской области, на Арале, в Южном Мангыстау, в Кызылорде

Общий запас составляет $160$ млрд т. Самая крупная угольная база Казахстана – Карагандинский угольный бассейн, затем Екибастузский, также в перспективе развитие в Восточно-Казахстанской области – Жайсанском районе

Изучите таблицу, составьте диалог (работа в группе).

Анна: Привет, Борис! Нам нужно составить диалог по этой таблице об углеводородном топливе. Она довольно большая. С чего начнем?

Борис: Привет, Анна! Давай пойдем по порядку, слева направо. Сначала сравним природный (ПГ) и попутный нефтяной газ (ПНГ). Они ведь похожи.

Анна: Хорошая идея. Смотри, и тот, и другой состоят из углеводородов с низкими молекулярными массами. Основа природного газа – это метан, его там 80-96%. Формула метана, кажется, $CH_4$. Остальное – его гомологи: этан ($C_2H_6$), пропан ($C_3H_8$) и бутан ($C_4H_{10}$).

Борис: Верно. А в попутном газе метана в два раза меньше. Он ведь находится вместе с нефтью, либо растворен в ней, либо образует "газовую шапку" над ней. Состав по компонентам тот же: этан, пропан, бутан.

Анна: Использование у них тоже пересекается. Оба – и топливо, и химическое сырье. Из природного газа, например, получают сажу и водород. А пропан-бутановую смесь из него используют для производства каучука. И, конечно, как дешевое топливо, в том числе для автомобилей.

Борис: А попутный газ делят на фракции. Сухой газ – это метан ($CH_4$) и этан ($C_2H_6$) – используют как природный. А есть еще "газовый бензин", это более тяжелые углеводороды вроде $C_5H_{12}$ и $C_6H_{14}$. Его добавляют в обычный бензин для лучшего запуска двигателя.

Анна: Понятно. Перейдем к нефти? Это, судя по таблице, куда более сложная штука.

Борис: Да, написано "сложная смесь". Кроме углеводородов, там есть соединения с азотом, кислородом, серой, даже минеральные соли. Основа – парафины и ароматические углеводороды.

Анна: И сколько же всего из нее получают! Это главный источник жидкого топлива. Сначала идет перегонка, то есть разделение на фракции. Бензиновая фракция (углеводороды от $C_5$ до $C_{12}$) дает нам бензин и лигроин.

Борис: А следующая, керосиновая фракция (от $C_{12}$ до $C_{18}$), идет на керосин и дизельное топливо. А то, что остается после перегонки легких фракций, – это мазут, из которого делают смазочные масла. И самый тяжелый остаток – гудрон, им покрывают дороги.

Анна: В таблице еще упоминается крекинг. Это же расщепление длинных молекул углеводородов на более короткие и ценные, так?

Борис: Точно. Есть термический крекинг – для автомобильного бензина, и каталитический – для авиационного. После этого нефтепродукты еще и очищают от примесей.

Анна: Теперь посмотрим на последний столбец, "Топливо". Тут сначала общее определение, а потом, кажется, речь идет в основном про твердое топливо, вроде угля.

Борис: Да, смотри: "при переработке каменного угля образуется много полезных веществ: кокс, каменноугольная смола, бензол...". И тут же перечислены методы переработки: пиролиз, газификация, гидрогенизация и коксование.

Анна: Пиролиз – это нагревание без доступа воздуха. Коксование – это, по сути, разновидность пиролиза в коксовых печах при очень высокой температуре, около $1000^\circ C$. Так получают кокс для металлургии.

Борис: А газификация – это превращение твердого топлива в горючий газ с помощью окислителей – воздуха или водяного пара. Тоже при температуре около $1000^\circ C$.

Анна: Интересно, как все эти источники расположены по теплоте сгорания. Вот, внизу есть ряд: Природный газ → нефть → дерево → торф → бурый уголь → каменный уголь → антрацит. То есть природный газ самый "горячий".

Борис: Логично, в нем больше всего водорода относительно углерода. А антрацит – это почти чистый углерод, он горит с большой теплоотдачей, но, видимо, у газа удельная теплота сгорания выше.

Анна: И в конце таблицы – информация о месторождениях в Казахстане. По природному газу у нас огромные запасы – 9,5 триллиона кубометров, в основном на западе страны: Мангышлак, Эмбинский бассейн.

Борис: По нефти – более 160 месторождений, тоже в основном на западе: Атырауская область, Мангыстау. А по углю мы вообще одни из лидеров. Общий запас 160 миллиардов тонн! Главные бассейны – Карагандинский и Экибастузский.

Анна: Отлично, кажется, мы разобрали всю таблицу. Получилось, что углеводородное топливо – это не просто "сжечь и согреться", а основа огромной химической индустрии и источник множества полезных материалов.

Борис: Согласен. Этот диалог можно будет представить на уроке. Мы охватили и состав, и применение, и переработку, и даже экономическую географию.