Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Сира нафта - це суміш понад 500 різних органічних сполук.
Серед них багато довголанцюгових вуглеводнів, які не є настільки затребуваними в комерційному плані, як коротколанцюгові вуглеводні.
Саме тому промисловість часто використовує крекінг сирої нафти - процес, в якому довголанцюгові алкани розкладаються на коротколанцюгові алкани.
Додаткова інформація для вчителів (1/5)
Попередні знання
Учні вже повинні мати базові знання про насичені та ненасичені вуглеводні та склад нафти.
Крім того, учні мають бути знайомі з основами роботи з хімічними речовинами та вміти працювати з бутановим пальником або пальником Бунзена.
Принцип
Парафінова нафта розщеплюється при нагріванні за допомогою каталізатора на коротколанцюгові, переважно газоподібні вуглеводні. Частка ненасичених сполук значно збільшується, що згодом можна виявити за допомогою реактиву Байєра.
Додаткова інформація для вчителів (2/5)
Мета навчання
Учні мають дізнатися, що в результаті каталітичного крекінгу алкани з вищою температурою кипіння можна розкласти на вуглеводні з нижчою температурою. Продуктами цього процесу є алкени та алкани.
Завдання
З рідкого парафіну можна отримати вуглеводні з низькою температурою кипіння.
Додаткова інформація для вчителів (3/5)
Примітка щодо підготовки
Приготуйте лужний розчин перманганату калію. Для цього додайте кілька дрібних кристалів перманганату калію в 50 мл води, а потім ложку карбонату натрію.
Ненасичені вуглеводні також можуть бути виявлені за допомогою бромної води. Через свої властивості реактив Байєра рекомендується використовувати для учнівських експериментів.
Зауваження щодо теорії
У цьому експерименті довголанцюгові вуглеводні парафінової олії розщеплюються на коротколанцюгові алкени та ненасичені вуглеводні:
Додаткова інформація для вчителів (4/5)
Зауваження щодо проведення експерименту
Переконайтеся, що каталізатор достатньо нагрітий. Парафінову олію можна додавати лише крапля за краплею, інакше колба може підскочити через різницю температур, що виникає. При використанні інших каталізаторів, наприклад, сталевої вати або активованого вугілля, необхідно нагрівати набагато сильніше.
До вихідного отвору пробірки з насадкою не можна підносити пальник, бо саме звідси можуть виходити легкозаймисті гази!
Додаткова інформація для вчителів (5/5)
Методичні рекомендації
Цей експеримент, досить складний з експериментальної точки зору, у методахвиявленняспирається на експеримент "Виробництво етилену", який, можливо, має передувати цьому експерименту.
Для цього експерименту замість бутанових пальників можна використовувати пальник Бунзена.
Утилізація
Помістіть вміст усіх контейнерів у контейнер для збору горючих органічних речовин.
Інструкції з техніки безпеки
Для цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук. Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки!
Увага небезпека! Ризики, пов'язані з використанням!
Парафінова олія легкозаймиста. Під час заповнення гасіть все відкрите полум'я!
Розчин перманганату калію агресивний. Уникайте контакту зі шкірою! Негайно змийте бризки великою кількістю води!
Використовуйте захисні рукавички та надягайте захисні окуляри!
Зробіть гумово-скляні з'єднання слизькими за допомогою гліцерину. Не застосовуйте силу!
Інформація для учнів
Мотивація
Бензиновий насос
Потреба промисловості в коротколанцюгових алканах значно перевищує потребу в довголанцюгових алканах. Здебільшого це пов'язано з тим, що коротколанцюгові алкани необхідні для низки основних видів палива, таких як бензин і дизельне паливо, в той час як довголанцюгові вуглеводні використовуються майже винятково як мазут.
З цієї причини довголанцюгові алкани часто розщеплюються на коротколанцюгові. Цей так званий "кренінг" більш детально розглядається в цьому експерименті. Процес підтримується каталізатором (оксиди Al/Si).
Завдання
Як можна "очистити" висококиплячі нафтові фракції?
Отримайте низькокиплячі вуглеводні з парафінової олії.
Експериментальна установка
Обладнання
Підготовка (1/6)
1.Зберіть штатив, як показано на рис. 1-3.
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Підготовка (2/6)
2.Закріпіть за допомогою універсального затискача круглодонну колбу на лівому штативному стрижні штатива (рис. 4).
3. Вкрутіть дві скляні трубки в отвори гумових пробок (рис. 5).
Рисунок 4
Рисунок 5
Підготовка (3/6)
4.Обережно поверніть носик ділильної воронки до упору в отвір гумової пробки (Увага: Завжди змащуйте гумову пробку гліцерином) так, щоб носик виступав через гумову пробку приблизно на 5 см (рис. 6).
Рисунок 6
Підготовка (4/6)
5.Наповніть круглодонну колбу бісерним каталізатором так, щоб дно було добре вкрите (рис. 7).
6. Закрийте пробірку з насадкою гумовою пробкою з прямокутною скляною трубкою (рис. 8).
7.З'єднайте шийку круглодонної колби з коротким кінцем прямокутної скляної трубки за допомогою шматка гумової трубки і вставте довгий кінець скляної трубки в пробірку.
Рисунок 7
Рисунок 8
Підготовка (5/6)
Рисунок 9
8.Закрийте круглодонну колбу гумовою пробкою на ділильній воронці і налийте у воронку приблизно 5 мл парафінової олії при закритому крані (рис. 9 і 10).
Рисунок 10
Підготовка (6/6)
9.З'єднайте насадку першої пробірки з прямокутною скляною трубкою до другої пробірки з насадкою за допомогою шматка гумової трубки.
10. Помістіть другу пробірку з насадкою в мензурку і наповніть її льодом (рис. 11).
11. Прикріпіть пробірку з насадкою до другого штативного стрижня штатива (рис. 12).
Рисунок 11
Рисунок 12
Виконання роботи (1/2)
1.Нагрійте бісерний каталізатор.
2.Повільно відкрийте кран ділильної лійки так, щоб витекло лише кілька крапель парафінової олії.
3.Потім дайте парафіну стікати крапля за краплею протягом декількох хвилин (рис. 13).
Рисунок 13
Виконання роботи (2/2)
4.Закінчіть експеримент і дайте установці охолонути.
5.Від'єднайте від установки другу пробірку з насадкою, зніміть гумову пробку і додайте до конденсату кілька крапель содово-лужного розчину перманганату калію (рис. 14).
Рисунок 14
Протокол
Завдання 1
Запишіть свої спостереження.
Завдання 2
Завдання на схемі: розташуйте підписи по місцях. Підписи: коротколанцюгові алкани; довголанцюгові алкани; Бензин; Дизель; Мазут (важкий); Суднове паливо. Місця на схемі: коротколанцюгові алкани; довголанцюгові алкани.
Завдання 3
Вставте слова в тексті! Довголанцюгові ____ в результаті каталітичного ____ можна розділити на більш комерційно цінні коротколанцюгові алкани та ____. Цей процес зазвичай відбувається при дуже високих ____. Каталітичний крекінг також використовує ____, який розщеплює довголанцюгові вуглеводні на коротколанцюгові алкани та алкени в ході багатьох реакцій.
Завдання 4
Вставте слова в тексті! У каталітичному крекінгу ____ використовуються для проведення безлічі складних реакцій. Продукти ____ зазвичай дуже хімічно активні і або спонтанно розкладаються, або вступають у подальші реакції з іншими проміжними продуктами. Насамперед використовуються сполуки ____, такі як оксиди та силікати алюмінію.