化学为现代农业技术添翼及绿色.ppt

第五单元 化学为现代农业技术添翼及绿色 化学,1了解土壤的酸碱性改良的方法。 2了解化学肥料、农药等在生产中的作用。 3了解煤的脱硫处理的目的与主要途径。了解固体废弃 物处理的基本思路和方法。 4了解绿色化学的含义和绿色化学的主要原则。了解绿 色化学工艺的基本特点。了解绿色化学产品的特征。,造成土壤酸碱化的原因是什么？ 提示 酸化的原因主要是：(1)矿物风化过程中产生的无机酸或大量二氧化碳；(2)土壤中强酸弱碱盐的水解；(3)无机肥残留的酸根；(4)重金属和有机物对土壤的污染；(5)酸雨的影响；(6)土壤胶体所吸附的H、Al3被其他阳离子交换；(7)微生物、细菌等利用土壤中的有机物时，产生二氧化碳和多种有机酸，或将土壤中的NH3转化为硝酸和亚硝酸，将硫化物转变为硫酸。碱化的原因与酸化原因大致相反。主要是(1)土壤中强碱弱酸盐的水解；(2)过度使用尿素；(3)土壤胶体吸附的Na、OH等被其他阴离子交换；(4)土壤中的有机物中的氮被微生物分解为氨的氨化过程等。,1,怎样合理使用化肥？ 提示 (1)从植物生长期所需肥料的最佳配比来研制复合肥料。(2)要提高化肥利用率，减少化肥在环境中的损失，防止污染环境。(3)遵循土壤、作物、肥料三者之间的依存关系，以化肥与综合农业技术相配合为指导原则，确定施肥的品种、数量、比例及科学的施肥技术，做到氮、磷、钾化肥配合使用，化肥和有机肥配合使用，在化肥中添加微量元素，平衡施肥等。(4)推广微生物肥料。如磷细菌能分解含磷的有机物，使磷变为可溶性磷，为植物提供磷肥。,2,土壤的酸碱度等级 土壤的酸碱性和土壤的成分有关，土壤中硅、铝、铁的含量较高时，土壤呈酸性或强酸性；土壤中碳酸钙和碳酸钠的含量较高时，多呈中性或碱性。 测定土壤pH的方法 (1)使用测定范围为5.59.8的精密pH试纸； (2)使用pH计。,土壤的酸碱性和改良方法,1,2,土壤的pH对植物和微生物所需的营养元素的影响 在pH7的情况下，土壤中的一些营养元素(如Zn2、Fe3)的溶解度会降低，这将导致植物或微生物缺乏这些元素；pH5.5时，铝和锰的化合物溶解度升高，对生物有毒害作用；土壤pH的降低不仅使土壤酸化，还能使土壤中的一些有毒有害物质释放、迁移或毒性增强，使微生物和蚯蚓等土壤生物减少，所以要经常测定土壤的pH保持土壤适宜的酸碱度。 改良土壤酸碱性的方法 改良碱性土壤常使用石膏、硫酸铝或硫酸铁等；改良酸性土壤常使用生石灰。,3,4,一些国家正在试用碳酸水浇灌某些植物，这样做不能起到的作用是 ( )。 A改良碱性土壤 B改良酸性土壤 C促进植物的光合作用 D提高农作物产量 答案 B,长期使用硫酸铵化肥，会致使土壤酸化，其原因可能是 ( )。 A硫酸铵水解 B硫酸根离子在土壤中残留 C土壤胶体吸附的H和SO42发生了交换 D硫酸根离子破坏了土壤胶体 解析 由造成土壤酸化的原因可知，硫酸铵属于酸性肥料(强酸弱碱盐水解呈酸性)和硫酸根离子的残留，都可以使土壤酸化。 答案 AB,化肥的生产与合理使用 (1)农作物生长需要的元素 农作物的生长需要较多的C、H、O、N、P、K等元素和其他微量元素，土壤里常缺乏的是N、P、K三种元素，因此农业上主要施用含有N、P、K元素的化学肥料。 (2)氮肥 常用的氮肥有氨水、尿素、碳酸氢铵、硫酸铵和硝酸铵等。目前，生产尿素的原料是氨和二氧化碳，相关反应的化学方程式为：,化肥的生产与合理使用,1,在土壤中，尿素发生水解，放出的氨被作物吸收为养料，产生的二氧化碳也可被农作物吸收利用。 尿素适合各种土壤和农作物，它不会引起土壤酸化、变硬和板结；可在根外施加，也可在农作物叶面上喷施。 (3)磷肥 作为磷肥要满足两个条件：一是保证较高的含磷量(以五氧化二磷含量的高低衡量磷肥的优劣)；二是制得的磷酸盐易溶于水，工业上通常用硫酸或磷酸处理氟磷矿石来制备过磷酸钙和重过磷酸钙，相关反应的化学方程式为：2Ca5(PO4)3F7H2SO43H2O=3Ca(H2PO4)2H2O7CaSO42HF,Ca5(PO4)3F7H3PO45H2O=5Ca(H2PO4)2H2OHF (4)钾肥 土壤中钾元素的含量一般为0.3%2.5%，但98%不能被农作物吸收。制钾肥的原料最主要的沉积钾盐矿有：钾石盐(KCl、NaCl混合物)、无水钾镁矾(K2SO42MgSO4)、钾盐镁矾(K2SO4MgSO43H2O)和光卤石(KClMgCl26H2O)等。此外，海水、盐湖也含有较多的氯化钾，草木灰也是常用的钾肥。,无土栽培技术 无土栽培是根据植物生长所必需的无机盐的种类和数量，按照一定比例配成营养液来培养植物的技术。 营养液的配制是无土栽培的核心技术，所采用的水质要求达到饮用标准，一般采用农业用品级试剂配制营养液。根据不同农作物生长的需求，营养液配方随栽培作物的品种和生长阶段而定，以满足植物在不同生长期的需要。 无土栽培分为液体栽培，固体栽培和喷雾栽培三种方式。,2,下列叙述中正确的是 ( )。 A重金属和有机物对土壤的污染，会使土壤酸化 B尿素是中性肥料，过度使用不会对土壤的酸碱度造成 影响 C铵态氮肥不能与草木灰混合使用与盐类的水解有关 D将磷矿石(主要成分是磷酸钙)加工成过磷酸钙是为了 吗提高有效成分的质量分数 解析 尿素虽然是中性肥料，但过度使用会使土壤碱化；将磷矿石加工成过磷酸钙是因为Ca(H2PO4)2易溶于水，有利于被农作物吸收利用。 答案 AC,下列有关化肥施用方法正确的是 ( )。 A过磷酸钙与石灰混合施用 B过磷酸钙与氯化钾混合施用 C硫酸铵与石灰混合施用 D过磷酸钙与草木灰混合施用 解析 过磷酸钙Ca(H2PO4)2不宜与碱性的肥料混合施用，这将会使可溶性的Ca(H2PO4)2转化成难溶的CaHPO4和Ca3(PO4)2，不能被植物吸收，以致肥效降低，故A、D错。硫酸铵与石灰混合施用会生成NH3和CaSO4微溶物使氮肥肥效降低，故C错。 答案 B,农药的残留与危害 农药使用后，在作物、土壤以及其他环境中剩余的微量农药及其代谢产物称为农药残留。如果人或其他高等动物长期食用残留农药达到一定浓度的食物，就会使农药在体内慢慢累积起来引起慢性中毒。农药残留及其危害主要有两种途径： (1)施用药剂对农作物的直接作用以及农作物对土壤等环境中残存农药的吸收。例如，在接近收获期施用过多、过浓的农药，会造成农产品中残留农药过量。农药对作物的污染取决于农药本身的化学性质、加工剂型以及施药时间和方式等，也与农作物的品种、特性有关； (2)通过食物链造成的富集。,化肥农药的发展与作用,(2009海南)下列使用化肥、农药的描述中正确的是 ( )。 A高温多雨时比较适合施用钾肥 B长期施用硫铵会造成土壤板结 C石硫合剂必须与硫酸混合后才能施用 D过磷酸钙必须经硫酸处理后才能施用 解析 A中钾肥易溶于水，多雨时易造成化肥的流失；B中硫铵溶于水呈酸性，易破坏土壤的胶体结构使土壤板结；C中石硫合剂主要成分是多硫化钙，具有渗透和侵蚀病菌细胞及害虫体壁的能力，能在植物体表面形成一层薄膜起保护作用，如果和硫酸混合后施用，会生成硫酸钙使石硫合剂失去作用；D中有效成份为Ca(H2PO4)2，属水溶性速效磷肥，应直接使用。 答案 B,引起下列环境污染的原因不正确的是 ( )。 A重金属、农药和难分解有机物等会造成水体污染 B装饰材料中的甲醛、芳香烃及氡等会造成居室污染 CSO2、NO2或CO2都会导致酸雨的形成 DCO2和氟氯烃等物质的大量排放会造成温室效应的加 剧 解析 SO2和NO2能导致酸雨的形成，但CO2不能导致酸雨的形成，故C错。 答案 C,煤的脱硫处理 (1)目的和重要性 空气中的SO2主要来自于含硫燃料的燃烧、矿石的冶炼和硫酸厂排放的工业废气等，由于煤的燃烧效率低，燃烧过程中排放大量的废气，其中的SO2及NOx对环境污染严重。 (2)方法与反应 “硫化床”燃烧技术(即钙基固硫法)：在煤燃烧的同时进行脱硫处理。,环境污染的化学防治,1,微生物脱硫技术：煤炭中硫主要以FeS2的形式存在，利用脱硫微生物，在水和空气存在的条件下，起生物氧化还原作用，以达到除硫的目的。 固体废弃物的处理 (1)废旧钢铁的回收处理 如用生铁炼钢时，可加入一定量的废旧钢铁进行冶炼，使资源得到回收和利用。 (2)高炉炉渣的处理 炉渣是一种工业废弃物，不同的炉渣因成分不同而处理方法不同，如：用硫铁矿生产硫酸时，从沸腾炉出来的高炉废渣主要是Fe2O3，可将其用于冶炼生铁，而炼铁后的高炉炉渣中含有P、S等元素和大量的硅酸盐，可用于生产磷肥、渣砖和水泥。,2,(3)废旧塑料的处理 随着石油工业的发展。塑料制品用量增多，“白色污染”日趋严重。聚苯乙烯塑料是造成“白色污染”的主要来源，经加热裂解后再制取苯乙烯，反应原理是： 从农业废弃物中获取能量 有机物在一定温度、湿度、酸碱度下通过沼气菌的分解、代谢作用能产生沼气(主要成分是CH4)。 沼气池生产的沼气用做燃料(属可再生能源)，可缓解能源紧缺问题；残渣除含丰富的氮、磷、钾等常量元素外，还含有对农作物生长起重要作用的硼、铜、铁、锰、锌等微量元素，是一种非常好的有机肥料。,3,硫酸制造业中采取以下几种措施： 改进煅烧黄铁矿的技术；用硫黄代替黄铁矿作原料；氧化二氧化硫时改用性能更强的催化剂；在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器；在二氧化硫的氧化中，采用新的催化剂，适当降低反应的温度；回收利用吸收塔排出的尾气中的二氧化硫。 其中能减少酸雨产生的措施是_。,答案 ,能源是人类赖以生存的基础，是现代科学技术发展的三大支柱之一。你认为人们选择氢气作为新型能源的理由是 ( )。 煤和石油的储量有限，而自然界的水中含有大量的氢元素 每千克氢气燃烧放出的热量是汽油的3倍，是煤的4倍 12H、13H是制造氢弹的原料 氢气燃烧的产物对环境的污染极小 A B C D 解析 H2作为新型能源，燃烧产生的污染小，放热多，来源丰富。 答案 C,绿色化学 Green Chemistry绿色化学，它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在化工生产各环节都实现净化和无污染的反应途径。 绿色化学工艺 (1)绿色化学工艺的特点 原料的绿色化 尽可能使用可再生资源来代替石油产品制备有机化学物质，解决不可再生资源被利用而枯竭的问题，同时也要避免生产对环境的污染问题。,1,2,催化剂的绿色化 多数的有机合成需要在催化剂存在的条件下进行，在选择合成路线时，尽量应用步骤少的化学反应和原料利用率高的合成方案，并选择高效无毒害的催化剂，以最大限度地减少有害物质和废物的排放。 溶剂的绿色化 很多溶剂容易挥发，特别是有机溶剂，气味难闻，有害健康，污染环境。在条件允许时，应尽量选用无污染的溶剂。 产品的绿色化 绿色产品的特征是产品的使用不会引起人类健康问题和环境污染问题，不会对生态环境造成危害；产品失去价后，,可以再循环利用，制成新产品，或者可以在环境中降解为无害物质。 (2)绿色产品的设计思路 不使用易挥发的有机溶剂，设计以水溶液或非挥发性有机溶剂为介质的涂料。 设计的颗粒状或粉末状产品的微粒直径应大于10 m，以防进入人体的呼吸系统，引起危害。 设计可被微生物降解的塑料，如由乳酸合成聚乳酸树脂。 开发清洁能源，如生产清洁汽油代替含铅汽油。 我国对绿色化学的研究 在我国，有关绿色化学的研究刚刚起步，其具体内涵体现在以下五个方面： (1)减量减量是从省资源少污染角度提出的。其主要内容是提高转化率，减少损耗，减少“三废”排放量。,3,(2)重复使用重复使用是从降低成本和减废的需要下提出的。例如，化学工业生产中所使用的载体催化剂，一开始就要考虑重复使用。 (3)回收回收未反应的原料、副产品、助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。 (4)再生再生是变废为宝，节约资源、能源，减少污染的有效途径。它要求化工产品生产在工艺设计中应考虑到有关原材料的再生利用。 (5)拒用拒绝使用是杜绝污染的最根本办法。它是指一些无法代替，又无法回收、再生和重复使用的、有毒副作用或污染作用明显的原料，拒绝在化工生产中使用。,(2010江苏)化学与能源开发、环境保护、资源利用