storinka.click » Хімія » Углеводороды в природе. Применение углеводородов
Інформація про новину
  • Переглядів: 1316
  • Дата: 20-02-2018, 04:28
20-02-2018, 04:28

Углеводороды в природе. Применение углеводородов

Категорія: Хімія


Материал параграфа поможет вам:

узнать о природных источниках углеводородов и некоторых их свойствах;

получить представление о составе нефти, природного и сопутствующего нефтяного газов, угля;

пополнить свои знания о применении углеводородов.

Природные источники углеводородов. Существует несколько природных источников углеводородов (схема 3). Их запасы на нашей планете постепенно уменьшаются.

Схема 3

Углеводороды в природе

Нефть является смесью углеводородов, преимущественно жидких, в которых растворены небольшие количества твердых и газообразных углеводородов, а также других органических соединений. В нефти есть вода и некоторые неорганические вещества.

Нефть — темная маслянистая жидкость со специфическим запахом (рис. 60). Она легче воды и нерастворима в ней. В природных условиях нефть образует с водой устойчивую неоднородную смесь — эмульсию. Нефть, как и другие смеси веществ, не имеет постоянных плотности, температуры кипения. Она начинает кипеть уже при слабом нагревании (30— 60 °С), а при высоких температурах этот процесс сопровождается постепенным разложением компонентов нефти.


Загрузка...

Нефть — горючая жидкость (рис. 61).

Украина имеет небольшие месторождения нефти. Ежегодно ее добывают в среднем 3 млн тонн, что составляет приблизительно 10 % от общей потребности страны.

Мировые запасы нефти быстро истощаются и могут быть исчерпаны уже в этом столетии. Поэтому ученые разрабатывают технологии

производства жидкого горючего из другого сырья, в частности из угля, которого на планете значительно больше.

Природный газ известен вам из повседневной жизни; его используют для отопления жилья, приготовления пищи.

Основной компонент природного газа — метан (объемная доля этого углеводорода составляет 85—99 %). Примесями являются этан, несколько других углеводородов, азот, углекислый газ, сероводород.

Свойства природного газа почти такие же, как и метана. Он горюч, а его смеси с воздухом взрывоопасны.

Залежей природного газа в Украине больше, чем нефти. Ежегодно его добывают в среднем 20 млрд м3, что составляет 1/5 от количества, необходимого для нашей промышленности, энергетики, быта.

Сопутствующий нефтяной газ — смесь газообразных углеводородов, содержащихся вместе с нефтью в ее месторождении. По качественному составу сопутствующий нефтяной газ напоминает природный, но метана в нем меньше (30—40 % по объему), а этана и других углеводородов — больше.

Часть нефтяного газа растворена в нефти. При продвижении нефти из земных недр

к поверхности давление падает, растворимость газов уменьшается, и они выделяются из нее.

Горючие ископаемые, из которых производят углеводороды. Углеводороды различного состава получают переработкой угля, горючих сланцев.

Уголь — твердое горючее ископаемое, которое образовалось миллионы лет тому назад в недрах планеты в результате разложения огромного количества растительных масс. Уголь — это смесь многих органических веществ с высоким содержанием Карбона, а также некоторых неорганических соединений. Его используют как топливо (в теплоэнергетике, промышленности, иногда — в быту), для производства кокса, горючих газовых смесей. Взаимодействием угля с водородом при нагревании, повышенном давлении и в присутствии катализаторов получают смеси углеводородов (синтетическое жидкое горючее).


Это интересно

На уголь приходится приблизительно 80 % массы всех горючих ископаемых.

Существует три вида угля — антрацит (рис. 62), каменный и бурый уголь. Массовая доля Карбона в антраците наибольшая (94— 97 %), а в буром угле — наименьшая (после удаления из него воды она равна 64—80 %).

Украина богата на залежи угля. Наибольшее месторождение каменного угля находится в Донецкой и Луганской областях. Значительно меньше его во Львовско-Волынском бассейне. Бурый уголь сосредоточен преиму-

щественно в Днепровском бассейне, а залежи антрацита — в Донецком.

В угольных пластах имеется и природный газ (метан). Небольшую его часть используют как топливо, а основное количество уходит в атмосферу. Несмотря на контроль содержания метана в шахтах, иногда происходят взрывы газа, которые приводят к гибели шахтеров.

«Угольный» газ — важный резерв для теплоэнергетики Украины. Объем его ежегодной добычи может составлять несколько миллиардов кубометров.

Это интересно

Среди

органических веществ, входящих в состав пчелиного воска и озокерита (горный воск), есть твердые углеводороды.

Горючие сланцы — горная порода, в которой содержатся органические и неорганические вещества (рис. 63). Органический компонент является продуктом длительного превращения растительных и животных остатков в недрах планеты. Горючие сланцы используют в качестве топлива. Кроме того, их подвергают термообработке с целью получения горючих газов, жидкого горючего, смолы.

По залежам горючих сланцев Украина занимает третье место в Европе.

Применение углеводородов. Метан (природный газ) используют как топливо — в теплоэнергетике, промышленности, быту. Иногда он служит заменителем бензина в автомобильных двигателях. На транспортных средствах устанавливают баллоны с природным газом, который находится в них под высоким давлением (рис. 64). Метан также является ценным

химическим сырьем для производства органических веществ.

Рис. 64.

Автобус, двигатель которого работает на природном газе

Это интересно

Из бутана

получают

большое

количество

уксусной

кислоты.

Этан, пропан и бутан используются в значительно меньших количествах, чем метан. Смесью сжиженных пропана и бутана наполняют баллоны разной емкости (рис. 65), которые используют в быту для газовых плит. Если вентиль такого баллона открыть, из него будет выходить газ, а не жидкость. Пропан-бутано-вая смесь — один из видов горючего в двигателях внутреннего сгорания.

Этан используют в некоторых странах для производства этилена.

Гомологи метана с количеством атомов Карбона в молекулах от 5 до 18 являются компонентами бензина и керосина.

Неполное сгорание автомобильного горючего, а также выделение угарного газа из двигателя приводят к существенному загрязнению воз-

духа в крупных городах и на оживленных автомагистралях. С целью уменьшения вредных выбросов к выхлопной трубе автомобиля присоединяют насадку с катализатором (рис. 66), который способствует превращению угарного газа и остатков горючего в углекислый газ и водяной пар.

Рис. 66. Насадка с катализатором в разрезе


Загрузка...

Перегонкой нефти, а также ее термическим разложением получают много углеводородов и их смесей. Смеси жидких углеводородов — уайт-спирит, петролейный эфир — служат растворителями для лаков и красок. Разнообразное применение получили вазелин (смесь жидких и твердых насыщенных углеводородов) и парафин.

Этилен используется в качестве сырья в производстве полиэтилена, а также для получения этилового спирта, органических растворителей, других веществ. Добавление небольшого количества этилена в воздух теплиц ускоряет созревание овощей и фруктов.

Бо́льшая часть ацетилена расходуется на производство этилового спирта, уксусной кислоты, полимеров, органических растворителей. Благодаря высокой температуре, которая достигается при горении ацетилена в атмосфере кислорода, этот газ применяют при сварке и резке металлов. Ацетилен и кислород подводят в специальную горелку, а пламя направляют на металл (рис. 67). Работая с ацетиленом, следует помнить, что смеси этого газа с воздухом или кислородом взрывоопасны.

Рис. 67.

Резка металла с помощью ацетиленовой горелки

ВЫВОДЫ

Углеводороды встречаются в природе. Их источники — нефть, природный и сопутствующий нефтяной газы.

Нефть — смесь преимущественно жидких углеводородов. Основным компонентом природного и сопутствующего нефтяного газов является метан.

Уголь и горючие сланцы — ископаемые, в которых содержится много органических веществ. Они используются как топливо, а их переработкой получают углеводороды.

Углеводороды служат топливом, горючим, растворителями, сырьем для производства различных органических соединений. Из этилена производят полиэтилен, а ацетилен используют для сварки и резки металлов.

182. Охарактеризуйте состав нефти.

183. Почему нефть не имеет определенных плотности и температуры кипения?

184. Сравните состав природного и сопутствующего нефтяного газов.

185. Назовите основные сферы применения углеводородов и их природных источников.

186. По материалам из интернета выясните, какие преимущества и недостатки имеет применение природного газа или пропан-бута-новой смеси как горючего в транспортных средствах по сравнению с бензином.

187. Природный газ одного из месторождений содержит 94 % метана, 2 % этана, 2 % пропана (доли объемные), а также азот и углекислый газ. Какой объем воздуха необходим для полного сгорания 1 м3 этого газа? Примите объемную долю кислорода в воздухе равной 20 %.

188. В результате сжигания 10 г антрацита в избытке кислорода образовалось 18 л карбон(1\/) оксида (н. у.). Определите массовую долю Карбона в антраците.

 

Это материал учебника Химия 9 класс Попель, Крикля