17. Нафта (§ 20)

• Назад до змісту

17.1 Підпишіть природні джерела вуглеводнів.

На знімку сторінки зошита під відповідними зображеннями (зліва направо) слід підписати такі природні джерела вуглеводнів:

1. Нафта
2. Природний газ
3. Супутній нафтовий газ
4. Кам’яне вугілля

17.2 Підпишіть назви фракцій нафти та їх застосування відповідно до максимального числа атомів Карбону в молекулах вуглеводнів цих фракцій.

17.3 За додатковими джерелами інформації схарактеризуйте способи хімічної переробки природного газу та зазначте продукти цієї переробки. За потреби наведіть рівняння реакцій.

Основним способом хімічної переробки природного газу є переробка його головного компонента — метану ($\text{CH}_4$).

1. Парова конверсія метану (одержання синтез-газу):
   Взаємодія метану з водяною парою за високої температури й наявності каталізатора дає суміш чадного газу та водню (синтез-газ):
   $\text{CH}_4 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{t^\circ, \text{кат.}} \text{CO} + 3\text{H}_2$
   Продукти: синтез-газ, що використовується для добування метанолу, метаналю та синтетичного рідкого пального.

2. Термічний розклад (піроліз) метану:

   • За температури понад $1000^\circ\text{C}$ метан розкладається на сажу й водень:
     $\text{CH}_4 \xrightarrow{t^\circ} \text{C} + 2\text{H}_2$
     Продукти: вуглець (сажа) для виготовлення гуми та друкарської фарби; водень для виробництва аміаку.
   • За температури близько $1500^\circ\text{C}$ утворюється етин (ацетилен):
     $2\text{CH}_4 \xrightarrow{1500^\circ\text{C}} \text{C}_2\text{H}_2 + 3\text{H}_2$
     Продукти: етин (ацетилен), який застосовують для зварювання металів і органічного синтезу.

3. Галогенування (хлорування):
   За наявності світла метан реагує з хлором:
   $\text{CH}_4 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{h\nu} \text{CH}_3\text{Cl} + \text{HCl}$
   Продукти: хлорометан, дихлорометан, трихлорометан (хлороформ) і тетрахлорометан, які використовують як розчинники та хладагенти.

4. Каталітичне окиснення:
   Залежно від умов проведення реакції з киснем утворюються метанол, метаналь або мурашина кислота:
   $2\text{CH}_4 + \text{O}_2 \xrightarrow{t^\circ, \text{кат.}} 2\text{CH}_3\text{OH}$
   Продукти: метанол ($\text{CH}_3\text{OH}$), метаналь ($\text{HCHO}$).

17.4 Під час крекінгу вуглеводню С16Н34 утворюються два продукти з однаковим числом атомів Карбону в молекулах. Запишіть рівняння реакції.

Під час розщеплення молекули гексадекану ($\text{C}_{16}\text{H}_{34}$) утворюються насичений вуглеводень (октан) та ненасичений вуглеводень (октен), кожен з яких містить по 8 атомів Карбону:

$\text{C}_{16}\text{H}_{34} \xrightarrow{t^\circ, \text{кат.}} \text{C}_8\text{H}_{18} + \text{C}_8\text{H}_{16}$

17.5 Взаємодією чадного газу з воднем одержують деякі алкани. Побічним продуктом цієї реакції є вода. Обчисліть об’єми чадного газу та водню, необхідні для одержання бутану об’ємом 2 л цим способом.

Відомо:
$V(\text{C}_4\text{H}_{10}) = 2\text{ л}$

Обчислити:
$V(\text{CO}) - ?$
$V(\text{H}_2) - ?$

Розв’язання:

1. Складаємо рівняння реакції одержання бутану з чадного газу та водню:
   $4\text{CO} + 9\text{H}_2 \xrightarrow{\text{кат.}} \text{C}_4\text{H}_{10} + 4\text{H}_2\text{O}$

2. За законом об’ємних відношень газів (за однакових умов), об’єми газів, що вступають у реакцію та утворюються внаслідок неї, відносяться як їхні стехіометричні коефіцієнти в рівнянні реакції:
   $V(\text{CO}) : V(\text{H}_2) : V(\text{C}_4\text{H}_{10}) = 4 : 9 : 1$

3. Розраховуємо об’єм чадного газу ($\text{CO}$):
   $V(\text{CO}) = 4 \cdot V(\text{C}_4\text{H}_{10}) = 4 \cdot 2\text{ л} = 8\text{ л}$

4. Розраховуємо об’єм водню ($\text{H}_2$):
   $V(\text{H}_2) = 9 \cdot V(\text{C}_4\text{H}_{10}) = 9 \cdot 2\text{ л} = 18\text{ л}$

Відповідь:
$V(\text{CO}) = 8\text{ л}$, $V(\text{H}_2) = 18\text{ л}$.

Підпишіть види діяльності на уроці й оцініть за ними свою роботу.

1. Застановка проблеми / Запитання: опрацювання теоретичного матеріалу й визначення ключових питань теми (оцінка: відмінно).
2. Робота в парах / обговорення: спільний аналіз навчальних завдань та обговорення результатів (оцінка: відмінно).
3. Самооцінювання / перевірка знань: виконання практичних завдань і перевірка відповідей (оцінка: відмінно).
4. Підбиття підсумків / рефлексія: формування висновків та оцінювання досягнутих результатів (оцінка: відмінно).