第四章 化学与技术的发展,第一节 化肥与农药,第1课时,选修2 化学与技术,教学目标,知识与能力： 1、了解与化学肥料、农药、植物生长调节剂和除莠剂有关的化学原理。2通过典型事例了解化学肥料、农药、植物生长调节剂和除莠剂及其发展趋势。 教学重点、难点： 了解与化学肥料、农药、植物生长调节剂和除莠剂有关的化学原理。 探究建议： 1、调查当地农村使用化学肥料的情况，写成调查报告，与同学交流讨论。2、测定土壤的酸碱度，讨论改良酸性土壤和碱性土壤的一般方法。3、参观调查：化学在农林产品深加工中的应 用。4、交流讨论：从农药DDT的广泛使用到禁用所引发的思考。 课时划分：两课时,化肥与农药,使用化肥是保障农业增产的重要措施，它为解决迅速增长的人口吃饭问题建立了不可磨灭的功绩。农药可杀灭与我们争夺粮食的害虫，消灭与农作物争夺营养的杂草以及莠蚀种子和作物的霉菌。挽回作物的损失，在农业生产和粮食贮存中得到广泛的应用，此外在林业畜牧业和控制人类健康的传染病方面，农药也同样做出了贡献。,化肥与农药,氮肥：尿素CO(NH2)2、碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵等磷肥：过磷酸钙Ca(H2PO4)2H2O、CaSO4原料：Ca5(PO4)3F；钙镁磷肥Ca2(PO4)3 、Mg2(PO4)3；钢渣磷肥 钾肥：草木灰、氯酸钾、硫酸钾、硝酸钾等产自固态钾盐矿、液态钾盐卤、工农业含钾的副产品和肥料。,思考与交流:化肥为农作物补充那几种元素？分别列出几种化肥，写出它们的化学式。,一、化肥为农作物补充必要的营养元素。,化肥与农作物补充必要的营养元素,1、钾石盐矿是生产钾盐的主要资源。其主要成分为氯化钠和氯化钾工业上通常采用溶解结晶法方法得到氯化钾。想一想这是利用了什么原理?2、察尔汗盐湖的百万吨钾肥工程成为我国西部开发的标志性工程，请你查阅有关资料，分析当地的自然条件给钾盐生产带求了哪些有利和不利因素？,思考与交流,提示：氯化钠溶解度随温度变化不大；氯化钾溶解度随温度变化较大,化肥与农作物补充必要的营养元素,察尔汗盐湖位于柴达木盆地中南部。海拔2670米，南距格尔木约60公里，北距大柴旦110多公里。南北宽40多公里，东西长140多公里，总面积为5800多平方公里。它是柴达木四大盐湖中面积最大、储量最丰的一个，也是我国最大的天然盐湖，在世界排名第二。 察尔汗盐湖，是一个以钾盐为主，伴生有镁、钠、锂、硼、碘等多种矿产的大型内陆综合性盐湖。它有着极为丰富的钾镁盐资源，其储量达500亿吨，是我国钾镁盐的主要产地。,化肥与农作物补充必要的营养元素,2018/9/20,江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣,7,科目一考试 http:/km1.jsyst.cn/ 2016年科目一模拟考试题,科目二考试 http:/km2.jsyst.cn 2016年科目二考试技巧、考试内容、考试视频,思考与交流,方案1、利用硝酸钠矿藏1809年在南美洲的智利发现了个很大的硝酸钠矿(称为智刮硝石)、1880年以后硝石工业发展迅速每年由于硝石出口所获得的税收成为智利政府的主要财政来源 直至120世纪初。由硝石提供世界上50%氮肥。方案2、 电弧法高温固定氮人们效仿自然界雷电作用。使氮氧化后被雨水带到地表的过程，采用人工电弧所产的高温将空气加热到3000以上。这时空气中的氮就有少量与氧化合生成氮的氧化物，然后迅连用水或石灰乳吸收制造硝酸或硝酸钙，利用这种方法可得到质量分数约为30%的硝酸或硝酸钙；每度(kWh)电可产生70克硝酸。,下列是几种补充土壤氮肥的方案请你试着分析和评价,化肥与农作物补充必要的营养元素,方案3、炼焦副产氮肥19世纪初炼焦工业已经兴起，煤中含有1%-3%的含氮化合物在炼焦或其他煤的气化过程中约有20%的合氮化合物转变成氨，并与水分一起冷凝成氨水、人们就用硫酸中和稀氨水制造硫酸铵。这种工艺逐渐取代硝石在氮肥中的地位至今硫酸铵仍然是炼焦厂的一项重要副产品。,化肥与农作物补充必要的营养元素,尿素是一种铵态氮肥，工业上生产尿素的化学反应是： CO2+2NH3 CO(NH2)2+H2O已知下列物质在一定条件下均能与水反应产生H2与CO2，H2是合成氨的原料，CO2供合成尿素用。若从原料被充分利用的角度考虑，选用 作原料好。 A.CO B.石脑油(C5H12、C6H14) C.CH4 D.焦炭作出这种选择的理由： 。 解析： 根据反应：N2+3H2 2NH3和CO2+2NH3 CO(NH2)2+H2O， 要充分利用原料，显然在原料与水反应产生的H2与CO2的物质的量之比等于或接近于3:1时，上述反应趋于恰好反应，原料得以充分利用。根据题示信息： C+2H2O=2H2+CO2 (2:1)CO+H2O=H2+CO2 (1:1)CH4+2H2O=4H2+CO2 (4:1)C5H12+10H2O=16H2+5CO2 (3.2:1)C6H14+12H2O=19H2+6CO2 (3.2:1)故石脑油的利用率最高，答案为B。,例题,化肥与农作物补充必要的营养元素,全国单套最大的尿素生产装置,化肥与农作物补充必要的营养元素,1、氨的催化氧化,4NH3+5O2 =4NO+6H2O,2、一氧化氮的氧化：2NO+O2 = 2NO2,3、二氧化氮的吸收：3NO2+H2O = 2HNO3+NO,4、HNO3+NH3=NH4NO3,硝酸铵的生产过程,Pt-Rh,800,化肥与农作物补充必要的营养元素,某合成氨厂的日产氨能力为30吨，现以氨为原料生产硝酸，若硝酸车间的原料转化率为92%，氨被吸收为NH4NO3的转化率为98%，求硝酸车间日产硝酸多少吨才合理？,例题,解析：解此题必须注意以下三点： 第一，合成氨厂日生产能力为30吨，现以NH3为原料生成NH4NO3。NH3的用途有两方面：一方面，用NH3氧化制HNO3；另一方面用NH3与制得的HNO3作用制NH4NO3。关键是计划好生产多少吨HNO3，才能使NH3原料最大限度地被利用。HNO3生产少了，则NH3不能全部被HNO3吸收，NH3浪费了。HNO3生产多了，HNO3又浪费了。所以设HNO3日生产能力为x吨，x吨HNO3需用多少吨NH3氧化制得，又可以吸收多少吨NH3生成NH4NO3，通过生产HNO3的数量把氨的两方面用途联系起来。,化肥与农作物补充必要的营养元素,第二，氨氧化制硝酸中，其关系式如下：4NH35O2 4NO6H2O 2NOO22NO2 3NO2H2O2HNO3NO 此反应中NO是被循环利用的，即NO又被氧化成NO2，再与水作用生成HNO3，因此NO2与水反应的化学方程式应为： 4NO22H2OO24HNO3，所以氨氧化制硝酸的关系式如下： NH3-NO-NO2-HNO3(NH3全部转化成HNO3)第三，在实际生产过程中，氨不可能100被氧化生成HNO3，也不可能100被HNO3吸收生成硝酸铵，题给条件是NH3转化为硝酸的转化率为92，氨被硝酸吸收的吸收率为98，在数量关系上，我们必须掌握住一条原则，代入化学方程式的量必须是纯量设日产HNO3的质量为x，NH3用于生产HNO3的质量为y由各步反应方程式得氨氧化制HNO3的关系为：,化肥与农作物补充必要的营养元素,答：硝酸车间日生产能力为52.76 t才合理,化肥与农作物补充必要的营养元素,查阅有关资料，了解我国化肥生产是否满足农业生产的需要；氮磷钾生产结构是否合理?针对目前的状况提出你的建议。,科学视野 玻璃微肥农作物生长除了需要氮、磷、钾等大量元素外还需要铁、锰，锌、铜、硼、稀土元素等微量元素；含有这些微量元素的酶和维生素是作物体内营养物质形成和新陈代谢不可缺少的物质，玻璃微肥的生产原理是将作物所需的微量元素素固定在玻璃细粉颗粒中，由于玻璃微溶于水。微量元素就可以从玻璃中缓慢释放出来、实际生产中选用废破璃、粉煤灰、炼钢炉渣和矿石等力原料生产玻璃微肥，玻璃微肥具有不易被雨水冲洗、肥效时间长、不污染环境等特点在充分利用固体废弃物方面更具有化势。,化肥与农作物补充必要的营养元素,二、农作物的保护神农药,交流：自己得到的有关农药与农作物的关系，农药的发展变化情况。,农作物的保护神农药,世界上因病害、虫害和草害所造成的粮食减产约占产量的30%-40%，化学防治在综合防治中占有重要的地位，为寻找高效、低毒、低残留的农药，克服害虫的抗药性，需要不断的研究发现新物质来解决这些问题。,1、杀虫剂与虫害的防治 阅读与思考：第1、2自然段总结防治虫害的方法有哪些？人们为寻找高效、低毒、低残留的农药经历了哪些过程？与农药有关的元素在周期表的什么位置？,天然物质防治虫害（如燃烧艾嵩、烟草等）化学方法防治虫害（含砷、硫的无机物含氟、氯的有机物含磷有机物）。 第一代农药：天然产物和无机物；第二代农药：有机氯类、有机磷类、氨基甲酸酯类；第三代农药：拟除虫菊酯、特异性农药。周期表右上角，非金属区。,农作物的保护神农药,拟除虫菊酯：指一类结构或生物活性类似天然除虫菊酯的仿生农药，是在仿造天然除虫菊花有效成分及其化学结构的基础上发展起来的高效、安全新型杀虫剂。,农作物的保护神农药,第三代农药的开发简介,70年代后以研究从天然除虫菊科植物中提取的除虫菊酯杀虫剂为契机，开始了天然源农药的研究，人们不但实现了它的合成，又以它为先导结构进行了仿生合成，已知制出的多种拟除虫菊酯类农药的杀虫效果甚至大于过去的某些农药数倍到数十倍，而且是低毒、用量少、低残留农药。 此外，科学家们不但研制出昆虫绝育剂、驱避剂等药物，而且还从昆虫体内分离出多种包括性、食物及产卵的引诱剂。极少量这类药物，在诱捕阱的配合下，一次可捕杀大量害虫。 近年来出现一些作用机理特殊的农药如：1996年投入市场的“新奇农药商品”是第一个植物活化剂或称植物引发剂，它本身并无抑菌和其它生物活性，施用后却能使植物体内获得内吸性抗性(简称SAR)，以抵御真菌性病毒侵入。又如昆虫甲壳素抑制剂氟铃脲能通过抑制形成昆虫壳体的甲壳素的生成来杀死害虫，但它却是对环境高度安全的，为此它和另外两种农药即：除草剂二氟吡隆和昆虫生长调节剂双苯酰肼共同获美国总统绿色化学奖。,农作物的保护神农药,在自然界中，由真菌引起的植物病害占植物病害总数的80以上，1845年前后，一种由霉菌导致的马铃薯晚疫病在欧洲大泛滥。这种病以飞快的速度传播着，使欧洲 56的马铃薯被毁坏。那时欧洲人以马铃薯为主要粮食，马铃薯晚疫病致使北爱尔兰的800万居民处于饥荒之中，100万人被饿死，或因身体虚弱生病而死。1879年，葡萄霜霉病在法国的葡萄园中大流行，这也是由霉菌引起的病害，它严重毁坏了法国各地的葡萄园，使誉满世界的法国的葡萄酒酿造业一度陷于停顿。,2、病害和草害的防治,农作物的保护神农药,波尔多液是最早的保护性杀菌剂之一，是一种广谱无机杀菌剂，是由硫酸铜和石灰乳混合而成的一种天蓝色胶状悬浮液。杀菌的主要成分是碱性硫栈铜，粘着力强，药液喷在植物表面可形成一层薄膜，不易被雨水冲刷，残效期长。而内吸性杀菌剂能渗入植物组织或被植物吸收并在植物体内传导。多数为单向向顶传导，而少数药剂可以双向传导。这类内吸性杀菌剂保护植物免受病菌侵害，并抑制已经侵入植物组织的病菌生长，或者使植物免受病害,农作物的保护神农药,农药在植物体内的残留 农药在土壤中受物理、化学和微生物的作用，按照其被分解的难易程度可分为两类：易分解类（如2，4-D和有机磷制剂）和难分解类（如2，4，5-T和有机氯、有机汞制剂等）。难分解的农药成为植物残毒的可能性很大。 植物对农药的吸收率因土壤质地不同而异，其从砂质土壤吸收农药的能力要比从其他粘质土壤中高得多。不同类型农药在吸收率上差异较大，通常农药的溶解度越大，被作物吸收也就越容易。例如，作物对丙体666的吸收率要高于其他农药，因为丙体666的水溶性大。不同种类的植物，对同一种农药中的有毒物质的吸收量也是不同的。例如，对有机氯农药中艾氏剂和狄氏剂的吸收量：洋葱莴笋黄瓜萝卜 胡萝卜。农药在土壤中可以转化为其他有毒物质，如 DDT可转化为 DDD、DDE，它们都能成为植物残毒。一般说来，块根类作物比茎叶类作物吸收量高；油料作物对脂溶性农药如 DDT、DDE等的吸收量比非油料性作物高；水生作物的吸收量比陆生植物高。,