Презентация по химии по теме «Каменный уголь» Выполнил Бортников Денис 10 класс. — презентация
Презентация по химии по теме «Каменный уголь» Выполнил Бортников Денис 10 класс
Два десятилетия подряд уголь находился в тени нефтяного бума. Горы не находившего сбыт угля росли в небо. Закрывались многочисленные шахты, сотни тысяч горняков теряли свое рабочее место. Район Аппалачей США, когда- то цветущий угольный бассейн, превратился в один из наиболее мрачных районов бедствий. Беспорядочный, проходящий под нажимом монополий переход на дешевую, импортированную – в основном с Ближнего Востока – нефть обрек уголь на роль золушки, лишенной будущего. Однако это не произошло в ряде стран, в том числе и в бывшем СССР, которые учитывали преимущества энергоструктуры, опирающейся на национальные ресурсы.
Месторождения каменного угля Угольные запасы рассредоточены по всему миру. Большинство промышленных стран ими не обделено. Землю опоясывают две богатые угольные зоны. Одна простирается через страны бывшего СССР, через Китай, Северную Америку до Центральной Европы. Другая, более узкая и менее богатая, идет от Южной Бразилии через Южную Африку в Восточную Австралию. Наиболее значительные залежи каменного угля находятся в странах бывшего СССР, США и Китае. Каменный уголь доминирует на западе Европы. Главные каменноугольные бассейны в Евразии: Южный Уэльс, Валансьен-Льеж, Саарско-Лотаргинский, Рурский, Астурийский, Кизеловский, Донецкий, Таймырский, Тунгусский, Южно- Якутский, Фуньшуньский; в Африке: Джерада, Абадла, Энугу, Уанки, Витбанк; в Австралии: Большая Синклиналь, Новый Южный Уэльс; в Северной Америке: Грин- Ривер, Юннта, Сан-Хуан-Ривер, Западный, Иллинойский, Аппалачский, Сабинас, Техасский, Пенсильванский; в Южной Америке: Караре, Хунин, Санта-Катарина, Консепсьон. На Украине следует отметить Львовско-Волынский бассейн и богатый месторождениями Донбасс. Наиболее крупные месторождения каменного угля. это Тунгусский, Кузнецкий, Печорский бассейны – в России; Карагандинский – в Казахстане; Аппалачский и Пенсильванский бассейны – в США; Рурский – в Германии; Большой Хуанхэ – в Китае; Южно-Уельский – в Великобритании; Валансьен – во Франции и др.
Как и с помощью чего образовался каменный уголь. Уголь – это остатки растений, погибших многие миллионы лет назад, гниение которых было прервано в результате прекращения доступа воздуха. Поэтому они не смогли отдать в атмосферу отобранный у нее углерод. Доступ воздуха прекращался особенно резко там, где болота и заболоченные леса опускались в результате тектонических подвижек и изменения климатических условий и покрывались сверху другими веществами. При этом растительные останки превращались под воздействием бактерий и грибов ( углефицировались) в торф и дальше в бурый уголь, каменный уголь, антрацит и графит. По составу основного компонента – органического вещества угли подразделяются на три генетические группы: гумолиты, сапропелиты, сапрогумолиты. Преобладают гумолиты, исходным материалом которых явились остатки высших наземных растений. Отложение их произошло преимущественно в болотах, занимавших низменное побережье морей, заливов, лагун, пресноводных бассейнов. Накапливающийся растительный материал в результате биохимического разложения перерабатывался в торф, при этом значительное влияние оказывали обводнённость и химический состав водной среды. Содержание углерода в каменном угле колеблется от 75 до 90 процентов. Точный состав обуславливается месторасположением и условиями преобразования угля. Минеральные примеси находятся либо в тонкодисперсном состоянии в органической массе, либо в виде тончайших прослоек и линз, а также кристаллов и конкреций. Источником минеральных примесей в ископаемых углях могут быть неорганические части растений – углеобразователей, минеральные новообразования, выпадающие из растворов вод, циркулирующих в торфяниках и т.д. Состав минеральных примесей – кварц, глинистые минералы, полевые шпаты, пирит, марказит, карбонаты и другие соединения, содержащие [pic]Большая часть минеральный примесей при сжигании превращается в золу.
Техника с помощью которой добывают каменный уголь.
В результате длительного воздействия повышенных температур и давления бурые угли преобразуются в каменные угли, а последние – в антрациты. Необратимый процесс постепенного изменения химического состава, физических и технологических свойств органического вещества на стадии превращения от бурых углей до антрацитов носит название метаморфизма углей. Структурно- молекулярная перестройка органического вещества при метаморфизме сопровождается последовательным повышением в угле относительного содержания углерода, снижением содержания кислорода, выхода летучих веществ; изменяются содержание водорода, теплота сгорания, твердость, плотность, хрупкость, оптичность, электричность и др. физические свойства. Каменные угли на средних стадиях метаморфизма приобретают спекающие свойства – способность гелифицированных и липоидных компонентов органического вещества переходить при нагревании в определенных условиях в пластическое состояние и образовывать пористый монолит – кокс. В зонах аэрации и активного действия подземных вод вблизи поверхности Земли угли подвергаются окислению. По своему воздействию на химический состав и физические свойства окисление имеет обратную направленность по сравнению с метаморфизмом : уголь утрачивает прочностные свойства и спекаемость ; в нем возрастает относительное содержание кислорода, снижается количество углерода, увеличивается влажность и зольность, резко снижается теплота сгорания. Глубина окисления ископаемых углей в зависимости от современного и древнего рельефа, положения зеркала грунтовых вод, характера климатических условий, вещественного состава и метаморфизма колеблется от 0 до 100 метров по вертикали.
Применение. Удельный вес каменного угля 1,2 – 1,5 г/см 3,теплота сгорания к Дж/кг. Каменный уголь считается пригодным для технологического использования если после сгорания зола составляет 30( или менее. Примитивная добыча ископаемых углей известна с древнейших времён (Китай, Греция). Существенную роль в качестве топлива уголь стал играть в Англии в 17 веке. Становление угольной промышленности связано с использованием углей, как кокса при выплавке чугуна. Начиная с 19 века крупный потребитель угля – транспорт. Основные направления промышленного использования угля : производство электроэнергии, металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, получение при химической переработке разнообразных (до 300 наименований) продуктов. Возрастает потребление углей для получения высокоуглеродистых углеграфитовых конструкционных материалов, горного воска, пластических масс, синтетического, жидкого и газообразного высококалорийного топлива, ароматических продуктов путём гидрогенизации, высоко азотистых кислот для удобрений. Получаемый из каменного угля кокс, необходим в больших количествах металлургической промышленности.
Получение кокса осуществляется на коксохимических заводах. Каменный уголь подвергается сухой перегонке (коксованию) путём нагревания в специальных коксовых печах без доступа воздуха до температуры [pic]С. При этом получается кокс – твердое пористое вещество. Кроме кокса при сухой перегонке каменного угля образуются также летучие продукты, при охлаждении которых до С образуется каменноугольная смола, аммиачная вода и газообразные продукты. Каменноугольная смола подвергается фракционной перегонке, в результате чего получают несколько фракций: Из угля можно получить. — легкое масло (температура кипения до 170 С) в нем содержится ароматические углеводороды (бензол, толуол, кислоты и др. вещества; — среднее масло (температура кипения С). Это фенолы, нафталин; — тяжелое масло ( температура кипения С). Это нафталин и его гомологи — антраценовое масло – антрацен, фенантрен и др.
Состав. В состав газообразных продуктов (коксового газа) входят бензол, толуол, ксиолы, фенол, аммиак и другие вещества. Из коксового газа после очистки от аммиака, сероводорода и цианистых соединений извлекают сырой бензол, из которого выделяют отдельные углеводороды и ряд других ценных веществ. Аморфный углерод в виде каменного угля, а также многие соединения углероды играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля выделяется тепло, которое используется для отопления, изготовления пищи и для многих производственных процессов. Большая же часть получаемого тепла превращается в другие виды энергии и затрачивается на совершение механической работы. Каменный уголь – твердое горючее, полезное ископаемое растительного происхождения. Он представляет собой плотную породу черного, иногда темно- серого цвета с блестящей матовой поверхностью. Содержит 75-97% углерода, 1,5-5,7% водорода, 1,5-15% кислорода, 0,5-4% серы, до 1,5% азота, 2-45% летучих веществ, количество влаги колеблется от 4 до 14%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменного угля не менее 238МДж/кг.
Каменный уголь образуется из продуктов разложения органических веществ высших растений, претерпевших изменения в условиях давления различных пород земной коры и под воздействием температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменный уголь увеличивает содержание углерода и одновременно уменьшает количество кислорода, водорода, летучих веществ. Изменяется также теплота сгорания угля. Характерные физические свойства каменного угля: — содержание углерода (С,%) ; — плотность (г/см 3) – 1,28-1,53; — механическая прочность (кг/см 2) – ; — удельная теплоемкость С (Ккал/г град) – ; — коэффициент преломления света – 1,82-2,0
Применение. Применение каменного угля многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Угольная, коксохимическая промышленность, отрасли тяжелой промышленности осуществляют переработку каменного угля методом коксования. Коксование- промышленный метод переработки угля путем нагревания до С без доступа воздуха. Основынми коксохимическими продуктами являются: коксовый газ, продукты переработки сырого бензола, каменноугольной смолы, аммиака.
Из коксового газа углеводороды извлекают промывкой в скрубберах жидкими поглотительными маслами. После отгонки от масла, разгонки из фракции, очистки и повторной ректификации получают чистые товарные продукты, как-то: бензол, толуол, ксилолы и др. Из непредельных соединений, содержащихся в сыром бензоле, получают кумароновые смолы, использующиеся для производства лаков, красок, линолеума и в резиновой промышленности. Перспективным сырьем является также циклопентадиен, который также получают из каменного угля. Каменный уголь – сырье для получения нафталина и других индивидуальных ароматических углеводородов. Важнейшими продуктами переработки являются пиридиновые основания и фенолы. Путем переработки в общей сложности можно получить более 400 различных продуктов, стоимость которых, по сравнению,со стоимостью самого угля, возрастает в раз, а побочные продукты, получаемые на коксохимических заводах, превосходят стоимость самого кокса.
Очень перспективным является сжигание (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива. Для производства 1 т нефти расходуется 2- 3 т каменного угля. Из каменных углей получают искусственный графит. Используются они в качестве неорганического сырья. При переработке каменного угля из него в промышленных масштабах извлекают ванадий, германий, серу, галлий, молибден, цинк, свинец. Зола от сжигания углей, отходы добычи и переработки используются в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорного сырья, глинозема, абразивов. С целью оптимального использования угля производится его обогащение (удаление минеральных примесей). Состав. Каменный уголь содержит до 97% углерода, можно сказать, лежит в основе всех углеводородов, т.е. в их основе лежат атомы углерода. Часто приходится встречаться с аморфным углеродом в виде угля. По строению аморфный углерод – это тот же графит, но в состоянии тончайшего измельчения. Практическое применение аморфных форм углерода разнообразно. Кокс и уголь – как восстановитель в металлургии при выплавке железа.
Как видно из приведенного реферативного обзора каменный уголь является неотъемлемой частью нашей жизнедеятельности. Разнообразнейшее применение практически во всех отраслях народного хозяйства каменного угля предполагает и дальнейшее его добычу и переработку. Источники информации: Интернет, библиотека.
Конспект урока химии с презентацией, 9 класс. Углерод и его соединения
Углерод и его соединения. Конспект урока по химии для учащихся 9 классов
Автор:
Десяткин Александр Афанасьевич, учитель химии МБОУ СОШ №1 с. Новобелокатай Белокатайского района Республики Башкортостан.
Описание материала: Предлагаю вам конспект урока для учащихся 9 классов по теме: «Углерод и его соединения». Данный материал будет полезен учителям и учащимся для изучения вышеуказанной темы. Данный материал рассчитан на два урока. На уроке используется презентация, в которой я использую логико-смысловую модель, которая поможет легче усвоить материал. Имя урока: «Чистый уголь» Тема: «Углерод и его соединения» Цель: Рассмотреть особенности электронного строения атома углерода на основе положения этого элемента в периодической системе химических элементов; расширить знания учащихся об аллотропии на примере аллотропных видоизменений углерода: дать представление о явлении адсорбция, парниковым эффектом; изучить химические свойства углерода; познакомить с соединениями углерода. Оборудование и реактивы: Презентация «Углерод и его соединения». «Кристаллическая решетка алмаза». «Кристаллическая решетка графита». Периодическая система химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева. Таблица растворимости веществ. Известковая вода, лакмус, мрамор, спички, тигельные щипцы, держатель для пробирок, пробирки, лучинка, графитовый стержень. Коллекция «Минералы и горные породы». Стеклянный цилиндр, наполненный кислородом
Ход урока
Вступительное слово учителя. Впервые «чистый уголь» был признан Антуаном Лавуазье, исследовавшим процесс сжигания в воздухе и кислороде этого вещества и других веществ. В книге Гитона де Морво, Лавуазье, Бертолле и Фуркруа «Метод химической номенклатуры» (1787) появилось название этого вещества вместо французского «чистый уголь». Под этим же новым названием это вещество фигурирует в «Таблице простых тел» в «Элементарном учебнике химии» Лавуазье. О каком веществе говорится в этом тексте? Ответы учащихся. (Это «Углерод» (carbone)). Наш урок посвящен углероду и его соединениям. На экране презентация «Углерод и его соединения» Положение углерода в периодической система, строение атом углерода. Учащийся у доски составляет схему строения атома углерода, рассказывает об элементарных частицах ядра атома углерода, о положении в Периодической системе, составляет электронную формулу атома углерода. Делается вывод о возможности атома углерода проявлять в соединениях степень окисления +2, +4 и -4. Аллотропия. Что такое аллотропия? Ответы учащихся. (Обычно аллотропию определяют как явление существования химического элемента в нескольких кристаллических формах.) Просматриваем ролик про аллотропию.Заполняем схему по ходу просмотра ролика: Проверяем схему по слайду презентации. Еще раз останавливаемся на областях применения аллотропных модификаций углерода. Алмазы: при изготовлении ювелирных изделий, инструментов, предназначенных для обработки твердых материалов. Графит: в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах, производстве электродов, изготовление карандашей, жаропрочных тиглей, в качестве адсорбента, смазке трущихся деталей механизмов. Графен: внедрение в пластмассу, с целью придания ей электропроводности; датчики на основе графена могут обнаруживать опасные молекулы; использование графеновой пудры в электрических аккумуляторах, с целью увеличения их эффективности; оптоэлектроника; более крепкий, прочный и легкий пластик. Фуллерен: добавка фуллеренов в чугун придает ему пластичность; в керамических изделиях введение фуллеренов снижает коэффициент трения; использование фуллеренов в полимерных композитах, способно увеличить его прочностные характеристики, термоустойчивость и радиационную стойкость, значительно уменьшить коэффициент трения; микродобавка фуллеренововой сажи в бетонные смеси и пломбирующие составы повышает марку материала. Углерод в природе. Рассказ учителя о нахождении углерода в природе с демонстрацией слайда презентации и коллекции «Минералы и горные породы». Содержание углерода в земной коре 0,1 % по массе. Свободный углерод находится в природе в виде алмаза и графита. Основная масса углерода в виде природных карбонатов, горючих ископаемых — антрацит, бурые угли, каменные угли, горючие сланцы, нефть, горючих природных газов, торф, а также битумы и др. В атмосфере и гидросфере находится в виде диоксида углерода СО2, в воздухе 0,046 % СО2 по массе, в водах рек, морей и океанов в ~60 раз больше. Углерод входит в состав растений и животных. В организм человека углерод поступает с пищей. Общее содержание углерода в организме человека достигает около 21 %. Углерод составляет 2/3 массы мышц и 1/3 массы костной ткани. Выводится из организма преимущественно с выдыхаемым воздухом и мочой. Кругооборот углерода в природе включает биологический цикл, выделение СО2 в атмосферу при сгорании ископаемого топлива, из вулканических газов, горячих минеральных источников, из поверхностных слоев океанических вод и др. Биологический цикл состоит в том, что углерод в виде СО2 поглощается из тропосферы растениями. Затем из биосферы вновь возвращается в геосферу: с растениями углерод попадает в организм животных и человека, а затем при гниении животных и растительных материалов — в почву и в виде СО2 — в атмосферу. Химические свойства. Записать уравнения реакций указанных на слайде 2 презентации. Учащиеся выходят к доске и записывают уравнения реакций. Проверяем записи по слайду 6 презентации. С0 +О20 = С+4О2-2 + 402 кДж 2С0 +О20 = 2С+2О-2 (неполное сгорание) С0 +2Сu+2О0 = С+4О2-2 + 2Cu0 С0 +2H20 = С-4H4+1 2С0 +Ca0 = Сa+2C2-1 3С0 +4Аl0 = Al4+3C3-4 Демонстрация опыта: горение тлеющей лучинки в кислороде.Угарный газ Рассказ ученика об угарном газе с применением материала слайда 7 презентации.
Угарный газ, формула — CO — одно из наиболее ядовитых газообразных соединений. В достаточной концентрации угарный газ, свойства которого объясняют его высокую химическую активность, чрезвычайно опасен для человеческой жизни и здоровья. Суть такого отравления заключается, прежде всего, в том, что молекулы этого соединения моментально связывают гемоглобин крови и лишают его способности переносить кислород. Каковы его основные физические свойства: • бесцветный газ без вкуса и запаха; • крайне низкие температуры плавления и кипения: -205 и -191,5 С0; • плотность 0,00125 г/куб.см.; • весьма горюч с высокой температурой горения (до 2100 С0).
Химические свойства:
При обычных условиях СО инертен, при нагревании – восстановитель. СО – несолеобразующий оксид. 1. Взаимодействует с кислородом: 2СО + О2 = 2СО2 2. Взаимодействует с оксидами металлов: СО + FeO = Fe + CO2 3. Взаимодействует с хлором: СО + Cl2 = COCl2
Углекислый газ Рассказ ученика об угарном газе с применением материала слайда 8 презентации.
Углекислый газ (формула СО2) является бесцветным газом, имеющим кислый вкус, растворимым в воде веществом. Также он не имеет запаха. Если его как следует охладить, то образуется снегообразная масса, называемая сухим льдом. В воздухе всегда содержится небольшое количество углекислого газа, около 1 литра в 2560 литрах воздуха. Большая часть углекислого газа поступает в воздух, когда животные и растительные ткани, состоящие из углерода, разлагаются. Топливо, состоящее из углерода, такое, как древесина или каменный уголь, дают большое количество двуокиси углерода при сгорании. Человеческому организму требуется для существования небольшое количество углекислого газа. Он контролирует скорость биения сердца и некоторые другие функции организма. Но перенасыщение организма углекислым газом может причинить вред и даже стать причиной смерти. Человек получает кислород из воздуха, которым дышит. Кислород поступает в кровь. Там он соединяется с пищей и превращается в результате химических реакций в углекислый газ. Углекислый газ возвращается в легкие и выдыхается. Деревья, в свою очередь, испытывают жизненную необходимость в углекислом газе. Зеленые растения поглощают углекислый газ из воздуха через поры в листьях. Он соединяется с водой, а затем с помощью солнечного света углекислый газ и вода превращаются в крахмал и другую пищу для растения. Растение при этом выделяет кислород.
Химические свойства:
СО2 – кислотный оксид. 1. Взаимодействует с водой: СО2 +Н2О = Н2СО3 2. Взаимодействует с основаниями: СО2 + Са(ОН)2= СаСО3 ↓+ Н2О (Качественная реакция!) Демонстрация опыта: Помутнение известковой воды. При избытке СО2 образуется кислая соль- гидрокарбонат кальция и осадок растворяется. 2СО2 + Са(ОН)2= Са(НСО3)2 3. Взаимодействует с основными оксидами: К2О +СО2 = К2СО3 4. Взаимодействует с металлами (при повышенной температуре) СО2 + 2Мg =2MgO +C
Угольная кислота. Соли угольной кислоты Рассказ – беседа учителя с применением слайда 9 презентации, также демонстрация качественных реакций на карбонаты. Химическая формула — H2CO3 Структурная формула все связи ковалентные полярные: Кислота слабая, существует только в водном растворе, очень непрочная, разлагается на углекислый газ и воду: CO2 + H2O H2CO3 Химические свойства:
1) Диссоциация H2CO3 H+ + HCO3- HCO3- H+ + CO32- 2) с активными металлами H2CO3 + Ca = CaCO3 + H2↑ 3) с основными оксидами H2CO3 + CaO = CaCO3 + H2O 4) с основаниями H2CO3(изб) + NaOH = NaHCO3 + H2O H2CO3 + 2NaOH = Na2CO3 + 2H2O 5) Очень непрочная кислота – разлагается
Соли угольной кислоты – карбонаты и гидрокарбонаты Угольная кислота образует два ряда солей: Средние соли
— карбонаты Na2СO3, (NH4)2CO3
Кислые соли
— бикарбонаты, гидрокарбонаты NaHCO3 , Ca(HCO3)2 Качественные реакции на карбонаты: CO32- + H+ ГАЗ CO32- +Са2+ Осадок 1. Демонстрация опыта: Взаимодействие мрамора с соляной кислотой. Записываем уравнение химической реакции: СаСО3 + 2НCl = CaCl2 + CO2; + H2O 2. Демонстрация опыта: Взаимодействие карбоната натрия с хлоридом кальция. Записываем уравнение химической реакции: CaCl2+ Na2CO3 = СаСО3 + 2NaC l
Применение углерода Рассказ учителя с применением слайда 10 презентации.
Углерод и его соединения имеют огромное значение в жизнедеятельности человека. Из углерода образованы главные виды топлива на Земле — природный газ и нефть. Соединения углерода широко применяются в химической и металлургической промышленности, в строительстве, в машиностроении и медицине. Аллотропные модификации в виде алмазов используют в ювелирном деле, фуллерен в ракетостроении. В значительной мере углерод необходим для производства сахара. Также он применяется в синтезе органических соединений, важных для всех сфер повседневной жизни. Из соединений углерода изготавливаются различные смазки для механизмов, техническое оборудование и многое другое.
Домашняя работа. Читать §29-30, выполнить задание 8 стр. 172, задание 6 стр. 178. Учить логико-смысловую модель. (Каждый ученик получает уменьшенный вариант логико-смысловой модели – слайд 2 презентации.)
Скачать Углерод и его соединения. Конспект урока по химии для учащихся 9 классов
Презентация на тему: Углерод и его соединения
Рекомендуем посмотреть:
Конспект урока химии 9 класс. Кислородные соединения углерода Конспект урока химии для 9 класса. Серная кислота Конспект урока химии для 9 класса Тестовые задания по химии, 9 класс. Галогены и их свойства
Похожие статьи:
Методическая разработка урока химии 9 класс
Конспект урока химии для 9 класса
Практические работы по химии 9 класс
Игра — соревнование по химии в 9 классе
Викторина по химии с ответами для 9 класса
