Сама формула метана может подсказать дальнейшие действия. Что надо сделать, чтобы из вещества С получить СН4? Разумеется, присоединить к углероду водород. То есть провести реакцию гидрирования. Она будет протекать по формуле: С + 2Н2 = СН4
Как это можно сделать? Просто так при нормальных условиях такая реакция не протекает. Для этого требуются особые условия. Метан из углерода получают одним из двух способов:- либо в пламени так называемой «электрической дуги» в атмосфере водорода. Реакция идет при температуре порядка 1200 градусов;- либо при более низкой температуре (порядка 400 – 500 градусов) и повышенном давлении. При этом в качестве инициатора и ускорителя реакции используется никелевый катализатор.
Полигоны также можно рассматривать как крупные анаэробные установки для производства биогаза. Здесь, однако, процесс менее контролируется и зависит от возраста полигона. Соответственно, твердые отходы используются для производства биогаза. Биогазовые установки могут быть построены как наземные, так и подземные и частично переваренные ферментеры. По мнению экспертов, современные биогазовые установки расположены на земле благодаря преимуществам использования готовых конструкций. Основной проблемой такого типа оборудования является потеря тепла от стен котла и определение требуемой толщины теплоизоляции.
Легко можно понять, что в лабораторной практике получить метан из углерода чрезвычайно тяжело. Поэтому в лабораториях применяют другие методы получения метана, например, путем воздействия воды на карбид алюминия , или при сплавлении едкого натра с ацетатом натрия. Да и в промышленных условиях синтезировать метан из углерода нерентабельно. Такие способы получения метана представляют чисто академический интерес.
Преимуществом подземных и полудрагоценных ферментеров является способность обеспечить равномерный температурный режим при меньших затратах. Типы установок используемое сырье. Биогаз - это горючий газ, очень похожий на химический состав с природным газом. Разница в основном связана с относительной долей метана. Биогаз бесцветен и не имеет запаха, и помимо метана он также содержит двуокись углерода, азот, аммиак, диоксид серы, сероводород и водород в зависимости от используемого сырья. Он может использоваться в качестве топлива для электричества, тепла или пара или в качестве автомобильного топлива, а его использование помогает снизить выбросы в атмосферу, поскольку это относительно чистое топливо.
Как ни странно это может прозвучать, но самый эффективный способ получения метана из углерода – с помощью так называемых «природных биологических реакторов». Иными словами, огромное количество метана образуется в желудочно-кишечном тракте травоядных животных, в процессе переваривания пищи, с помощью бактерий и ферментов , играющих роль катализатора. Сложные промежуточные процессы в итоге сводятся к той же самой схеме реакции: С + 2Н2 = СН4
Для его производства используются различные технологии, основанные на процессах гидролиза и ферментации высокомолекулярного органического вещества в анаэробной среде. Процесс производства В процессе производства биогаза некоторые бактерии используются для разложения органического вещества в бескислородной среде. Этот процесс известен как анаэробное переваривание. Органические отходы обрабатываются во время этого процесса, что имеет ряд преимуществ. С одной стороны, это помогает поддерживать чистоту окружающей среды, а с другой - метана, который является частью возобновляемых источников энергии.
Метан – это сокращенное название препарата метандростенолон, который представлен в продаже под разнообразными торговыми названиями. Относится данный препарат к анаболическим стероидным гормонам и широко используется спортсменами, культуристами и населением желающим похудеть. Применение гормональных препаратов без назначения врача очень опасно, но спортсменов, культуристов и полных людей ничто не останавливает в методах для достижения своих целей.
Побочным продуктом этого процесса является производство твердого осадка, пригодного для оплодотворения. Сырьем, используемым для производства биогаза, является биомасса, в том числе растительные и животные отходы, при разложении которых образуется смесь газов, называемых биогазом.
Периодические и непрерывные заправочные установки. Биогазовые установки, в зависимости от режима зарядки ферментера, можно разделить на ферментогрузочные установки и непрерывную загрузку и повторные биопластики. В периодических установках ферментер полностью заряжается, и по истечении заданного времени, обычно времени, когда ферментация биомассы завершена, она опорожняется. Условием является то, что установка включает в себя большие объемы или несколько ферментеров, чтобы обеспечить непрерывность поставок биогаза.
Инструкция
Если данный препарат назначил врач, то принимать его нужно в той дозировке, которая указана специалистом. Назначают метан в крайних случаях: повысить в организме содержание белков, отрегулировать количество половых гормонов, от облысения, при обширных переломах, после проведения пластических операций, склерозе, обширном псориазе , тяжелых заболеваниях внутренних органов, анорексии и т.д. Прежде чем его назначить, проводится обследование всех органов, и взвешиваются польза от приема и вред. Если метандростенолон советует тренер или друзья - это является просто преступлением.
Сегодня эта схема эксплуатации завода широко не используется, поскольку считается недостаточно эффективной и пригодной в первую очередь для небольших биогазовых ферм. Если, например, одновременно используются соломенные и жидкие животные отходы, медленно гниющая солома используется в качестве периодической нагрузки для подачи ферментера два раза в год до тех пор, пока жидкие отходы не будут непрерывно подаваться и выгружаться. Условные, биогазовые установки можно разделить на небольшие, средние, большие и очень крупные заводы в зависимости от мощности ферментера.
Анаболические стероиды, конечно, способствуют подъему энергетического потенциала, снижению веса и красивым рельефам тела, но наносят при этом колоссальный вред организму. Особенно если их прием производится в молодом возрасте и без назначения специалиста. Если у молодых людей еще продолжается формирование костной ткани, роста, гормонального статуса, то им просто противопоказано проводить эксперименты над своим здоровьем. Выработка собственного тестостерона может прекратиться совсем, даже после окончания курса приема препарата. Зона роста закроется, и молодой человек будет иметь такой рост, который был до приема гормонов.
Биогазовая установка может включать один или несколько ферментеров. Установки с одним ферматором в настоящее время не очень актуальны в европейских странах. Более распространенными решениями являются установки с более чем одним ферментером. Ферментеры соединены параллельно или последовательно. Время пребывания варьируется от 20 до 40 дней и зависит от типа субстрата и температуры ферментации. При обработке сточных вод основные загрязняющие вещества выделяются в виде шлама. Органические отходы могут также использоваться для производства биогаза, который часто подвергается захоронению или сжиганию.
Назад
Вперёд
В этом случае особое значение имеет происхождение органических отходов. Анаэробные процессы широко используются при обработке промышленных отходов. Они используются для обработки различных промышленных стоков из агропродовольственной промышленности, сельского хозяйства и фармацевтической промышленности. По мнению экспертов, современные биогазовые установки расположены на суше благодаря преимуществам использования готовых конструкций. Основной проблемой такого типа оборудования является теплопотери со стен фасада и определение требуемой толщины теплоизоляции.
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цель урока:
- Сформировать представления учащихся о способах получения предельных углеводородов – промышленных и лабораторных. Привлечь внимание к глобальным проблемам, стоящим перед человечеством: экологическим, энергетическим и сырьевым.
- Развивать личность обучаемого, готовить к самостоятельной деятельности в условиях информационного общества.
- Формировать умения безопасной работы с веществами при выполнении химического эксперимента.
Оборудование : спиртовка, стеклянная трубочка, стеклянная палочка, пипетка, стеклянная пластина, держатель для пробирок, ступка с пестиком, оборудование для проведения электролиза.
Производство биогаза в Болгарии По мнению экспертов, Болгария является страной с большим потенциалом для производства биогаза. В целях защиты окружающей среды бытовые и промышленные сточные воды выводятся на очистные сооружения, где в зависимости от степени загрязнения они очищаются физическими, биологическими или химическими методами. В результате обработки выходящий поток покидает очистные сооружения, очищенные от вредных микроорганизмов, ила и сбросов в канализационные системы или источники воды.
Шлам является чрезвычайно большой проблемой для очистных сооружений, поскольку их количество постоянно увеличивается, и поэтому необходимо найти решения для их удаления. Наиболее распространенным методом удаления сточных вод в Болгарии является их доведение до складов или же используется метод утилизации осадка.
Реактивы: Ацетат натрия, натронная известь, раствор соляной кислоты.
Технологии: Личностно-ориентированные технологии, ИКТ.
Демонстрационный опыт : электролиз раствора ацетата натрия.
Лабораторный опыт : получение метана методом Дюма.
Дополнительно: презентация в PowerPoint «Получение алканов», презентация Interwrite.
Отходы, которые не содержат опасных отходов, обрабатываются и могут использоваться для оплодотворения, но есть также слишком опасные остатки, поэтому они утилизируются путем захоронения или сжигания отходов. Использование осадка с использованием метода осаждения осадка, хотя и наиболее распространено в нашей стране, не является наиболее эффективным решением, поскольку опасные осадки содержат большое количество токсичных веществ и в случае плохого хранения или ненадлежащих условий в полигон, где он хранится, может привести к экологической катастрофе.
Ход урока |
Презентация Power Point |
||
1. Вступительное слово учителя В последние годы термин «углеводороды» популярен не только среди химиков. Политики, экономисты, просто думающие люди понимают, какую роль эти вещества играют в судьбе нашей страны. «Нефть повсюду. Она влияет даже на те решения, о которых мы не подозреваем… История двадцать первого века будет пахнуть нефтью!» - можно прочитать на страницах всемирной паутины или услышать из уст героев телеэкрана. Также не рекомендуется захоронение осадка из-за того, что осадок, хранящийся таким образом, занимает довольно большую площадь и не использует ценные органические ингредиенты, содержащиеся в каком-либо шламе. Сжигание осадка целесообразно, когда их полезные свойства не могут быть использованы или когда осадок содержит плохо окисляющие органические вещества, такие как нефть, целлюлоза и другие. Некоторые из них являются наиболее распространенными процедурами обработки осадка. Широкомасштабная обработка осадка с помощью так называемых «анаэробный распад». Другим возможным методом является то, что осадок обрабатывают в резервуарах метана для получения метана. Однако недостатком этого процесса является то, что при этой обработке осадок не уменьшает его объем и нуждается в дальнейшей обработке, что делает процесс более дорогостоящим. Чтобы уменьшить объем ила, так называемый обезвоживание осадка. Сегодня мы не будем искать ответ на «почему такое значение имеет добыча нефти?», сегодня нас будет интересовать вопрос «как можно получить одну из главных составляющих нефти - алканы в промышленных масштабах и условиях лаборатории?» А в конце урока даже сами попытаемся получить в нашей лаборатории самый легкий из всего гомологического ряда – метан. И еще: нам сегодня особо пригодится одно важное качество: а именно – внимательность! Эта способность замечать мелочи, концентрироваться позволит многим из вас украсить свой дневник заслуженной отличной оценкой. А сейчас откройте, пожалуйста, тетради, запишите тему урока. Изучать получения алканов начнем с промышленных способов. Это можно сделать на осушающих полях, вакуумных фильтрах, лагунах и т.д. из-за его большой практической ценности наиболее часто используемые фильтровальные прессы. Если мы имеем дело конкретно с опасным илом, существует возможность утилизации путем захоронения отходов - осадок смешивается с бытовыми отходами или с почвой. Однако, заранее, необходимо стабилизировать осадок путем компостирования, например. Шлам также чрезвычайно привлекателен в двух других областях - для производства энергии и мелиорации. Однако при мелиорации мы учитываем ряд ограничений по качеству осадка - с точки зрения химического состава и ландшафта. Метод является чрезвычайно эффективным и финансово выгодным. В этом отношении мы сотрудничаем с внешними немецкими компаниями, которые имеют большой опыт в области биологической очистки отходов, даже опасных шламов. В настоящее время компания осуществляет удаление путем утилизации, утилизации путем биологической очистки и удаления путем физико-химической обработки. |
Страница 1 |
||
2. Промышленные способы получения алканов позволяют обеспечивать потребности страны в топливе, а промышленности в сырье. |
|||
Главный источник алканов – нефть. Её можно разделить на несколько фракций с помощью фракционной перегонки. |
Бензин: С 5 -С 11 БИОСИСТЕМНАЯ ПОДГОТОВКА ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОДВЕСКИ В АНАЭРОБНЫХ РЕАКТОРАХ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БИОС-ГАЗ МЕТАНА. Благодаря точному выбору типичных и факультативных анаэробных. гидролазные ферменты, протеаза, амилаза, целлюлаза, липаза и тому подобное. в сочетании с различными штаммами грибов и дрожжей, обеспечивают хороший баланс микробных сообщений и оптимальные условия для процесса биологической деградации. Препарат применим для стабилизации первичных и вторичных осадков на очистных сооружениях, а также для метановых резервуаров для производства биогаза. Использовать на очистных сооружениях перед зоной аэрации. Процесс разложения органического ила происходит в три этапа. Гидролиз нерастворенного субстрата с помощью эктоферментов. Лигроин: С 8 -С 14 Керосин: С 12 -С 14 Газойль (дизельное топливо): С 13 –С 19 Мазут: С 18 -С 50 |
||
К сожалению, на данном слайде все фракции перепутаны. Расставьте их в нужном порядке. Поиск ошибки в схеме. |
Страница 2 |
||
Проверка Деградация субстрата до более коротких короткоцепочечных жирных кислот - йогурта. Разложение короткоцепочечных жирных кислот на метан, двуокись углерода и воду. Процесс довольно непостоянный и трудно пройти от одной стадии гнили к другой. Биогаз - это газ для сжигания, который образуется путем органического ферментации органических продуктов в анаэробной среде. Естественный ферментационный газ называется «газообразным газом». Сельское хозяйство и агропродовольственная промышленность являются крупным источником отходов, которые могут быть использованы для производства энергии. Отходы, которые могут быть использованы для производства энергии. Свиньи и экскременты крупного рогатого скота Исходы птиц Отходы пищевой промышленности, бойни и т.д. нерентабельные культуры для корма и корма и т.д. отходы от дистилляции спирта и т.д. сахарные отходы из сахарных ловушек и сахарной свеклы. Органические отходы: трава, солома, листья, сосновые иглы, навоз, фекалии, бытовые отходы. Одна «единица животного» дает отходы в течение 24 часов, из которых может быть получено около 1, 5 м 3 биогаза.
|
Страница 3 |
||
Углеводороды с высокой температурой кипения, состоящие из больших молекул, находят ограниченное применение. В процессе высокотемпературной обработки большие молекулы расщепляются на более мелкие и соответственно более ценные. Крекинг нефтепродуктов. Как вы можете прокомментировать данный способ?
Это серьезная проблема, потому что они накапливаются в больших количествах и загрязняют окружающую среду. Их естественная ферментация выделяет метан, который представляет собой парниковый газ и составляет от 7 до 10% глобального загрязнения метаном; целлюлозосодержащие материалы - солома, кукуруза, древесина. Они изготовлены из физически и биологически устойчивых бинокультур - целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина. Теплотворная способность 1 кг метана соответствует таковой 1, 18 кг мазута, т.е. 1 м метана = 1 л мазута, учитывая, что один кубический метр метана при атмосферном давлении и температуре 15 градусов Цельсия имеет массу 718 грамм. |
СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 2 - СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 3 → СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 3 + СН 2 =СН-СН 2 -СН 2 -СН 3 |
||
Закончите уравнение крекинга. |
|||
Синтетические способы позволяют получать жидкие алканы из угля. |
n CO + (2n+1)H 2 = CnH 2n+2 + nH 2 O |
||
Реакция Фишера – Тропша . Историческая справка . (Курсивом выделено заранее подготовленное выступление ученика продолжительностью не более 1 минуты) |
В 1926 году была опубликована работа Ф. Фишера и Г. Тропша "О прямом синтезе нефтяных углеводородов при обыкновенном давлении", в которой сообщалось, что при восстановлении водородом монооксида углерода при атмосферном давлении в присутствии различных катализаторов (железо - оксид цинка или кобальт - оксид хрома) при 270 °С получаются жидкие и даже твердые гомологи метана. |
||
3. Лабораторные способы получения |
|||
Реакция Вюрца |
RHal + 2Na + R"Hal → RR" + 2NaHal |
Страница 4 |
|
Вюрц – немецкий химик . |
Биографическая справка |
||
Анимация реакции |
Слайды 10-12 |
||
Какие вещества образуются? |
C 2 H 5 Br + Na = |
Страница 4 |
|
Реакция Дюма |
CH 3 COONa + NaOH = CH 4 + Na 2 CO 3 |
Страница 5 |
|
Дюма-французский химик |
Биографическая справка |
||
Кадры фильма «Получение метана декарбоксилированием ацетата натрия по методу Дюма». |
|||
Анимация реакции |
Слайды 14-15 |
||
Сопоставь исходные вещества с продуктами |
C 2 H 5 COOK + KOH = C 3 H 7 COOK + KOH = C 4 H 9 COOK + KOH = C 6 H 13 COOK + KOH = |
Страница 5 |
|
Способ Кольбе - электролиз расплавов или растворов солей карбоновых кислот |
2RCOONa → R-R + 2CO 2 + 2Na 2RCOONa + 2H 2 O = R-R + 2CO 2 + H 2 + 2 NaOH |
Страница 6 |
|
Кольбе – французский химик |
Биографическая справка |
||
Демонстрация. Электролиз раствора ацетата натрия |
Объясните, почему при добавлении фенолфталеинового индикатора в район катода, цвет раствора постепенно становится малиновым. |
||
Анимация реакции. |
Слайд 16-17 |
||
Гидролиз реактива Гриньяра. |
RHal + Mg → RMgHal RMgHal + HCl → RH + MgClHal |
||
Гриньяр – французский химик |
Биографическая справка |
||
Восстановление галогеналканов и непредельных углеводородов. |
RHal + H 2 → RH + HHal RI + HI → RH + I 2 R-CH=CH-R + H 2 → R-CH 2 -CH 2 -R R-C≡C-R + 2H 2 → R-CH 2 -CH 2 -R |
||
4. Получение метана |
|||
Метан в космосе |
Метан - газ, обычно связанный с живыми организмами. Когда в атмосферах Марса и Титана обнаружился метан, у ученых появилась надежда на то, что на этих планетах существует жизнь. На Красной планете метана немного, а вот Титан буквально «залит» им.. |
Слайд 21-22 |
|
Метан на Земле. |
Основной компонент природных (77-99%), попутных нефтяных (31-90%), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана - болотный или рудничный газ). Содержание метана в атмосфере нашей планеты - всего 1750 частей на миллиард по объему. На 90-95% он имеет биологическое происхождение. Травоядные копытные животные, такие как коровы и козы, испускают пятую часть годового выброса метана: его вырабатывают бактерии в их желудках. Метан – в 20 с лишним раз сильнее, чем углекислый газ влияет на климат! |
Слайд 23-25 |
|
Первый синтез метана |
Впервые метан был получен из сероуглерода, при пропускании его вместе с сероводородом через трубки с накаленной медью (Бертло, 1856): CS 2 +2H 2 S + 8Cu = CH 4 + 4Cu 2 S |
||
Реакция Сабатье |
На МКС запущено новое оборудование, которое будет поддерживать систему восстановления воды на МКС. СO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2 O Система на основе реакции Сабатье может производить до 2 тыс. л. воды в год из побочных продуктов систем производства кислорода и удаления углекислого газа на станции. Процесс назван в честь Поля Сабатье, нобелевского лауреата по химии 1912 года. |
Слайд 27,28 |
|
Сабатье – французский химик |
Биографическая справка |
||
Напишите уравнения реакций, позволяющие получить метан в промышленности и лаборатории. |
Страница 7 |
||
Записывают на доске реакции. |
Страница 8 |
||
Проверка |
CH 3 COONa +NaOH=Na 2 CO 3 + CH 4 CH 3 Hal + Mg = CH 3 MgHal CH 3 MgHal + HCl = CH 4 + MgClHal Al 4 C 3 +12H 2 O = 4Al(OH) 3 +3CH 4 |
Страница 9 |
|
5. Лабораторный опыт Получение метана по реакции Дюма. Правила техники безопасности. Осторожное обращение с едкими веществами – натронной известью и раствором соляной кислоты. Безопасное использование спиртовки. |
1.Нагрейте на спиртовке белый порошок, находящийся в трубке (смесь гидроксида натрия и ацетата натрия), поднесите короткий кончик трубки к пламени спиртовки и наблюдайте горение образующегося метана. 2. Погасите спиртовку. Осторожно высыпьте на предметное стекло крошку порошка из трубки. 3. На предметное стекло нанесите каплю раствора соляной кислоты и соедините её с помощью стеклянной палочки с крошкой порошка из трубки. Что наблюдаете? Запишите уравнения наблюдаемых реакций. |
Страница 10 |
|
Обсуждение результатов. Какой вывод о физических и химических свойствах метана можно сделать по результатам опыта? Можно ли метан получить по реакции Вюрца? |
Метан в лаборатории получается при взаимодействии ацетата натрия (калия) с твердым гидроксидом натрия при нагревании. СН 3 СООNa + NaOH = CH 4 + Na 2 СО 3 , CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 О Na 2 CO 3 + 2HCl = 2 NaCl + H 2 O + CO 2 Гидроксид кальция (гашеная известь) Са(ОН) 2 в реакцию не вступает и применяется здесь как водопоглощающее средство. Метан – газ, бесцветный, легче воздуха, горит слабым светящимся пламенем |
||
6. Рефлексия Работа парами. Заполнение ответного листа. |
Страница 11 |
||
Обсуждение результатов, самооценка. |
|||
7. И все же, как быть с проблемой дефицита энергоносителей? Актуален ли сегодня метод Фишера – Тропша? Есть ли альтернатива углероду? (Беседа с учащимися) |
|||
8. Домашнее задание: учебник «Химия» О.С.Габриелян, Ф.Н.Маскаев, С.Ю.Пономарев, В.И.Теренин 10 класс профильный уровень, стр.72-74. |
|||
Используемые источники информации:
- О.С.Габриелян, И.Г.Остроумов, А.А.Карцова «Органическая химия». Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений с углубленным изучением химии. М. «Просвещение» 2004г.
- А.И.Артеменко «Применение органических соединений» М «Дрофа» 2005 г.
- Л.А.Цветков «Эксперимент по органической химии в средней школе» Методика и техника. Пособие для учителей. Под общей редакцией Е.И.Оржековской. М «Школьная пресса» 2000г.
- Б.Краузер, М.Фримнтл, «Химия. Лабораторный практикум»М.»Химия» 1995г.
- В.Я.Вивюрский «Методика химического эксперимента в средней школе».
