2024-2025学年高中化学第四单元化学与技术的发展课题1化肥和农药学案新人教版选修2

PAGE8-课题1化肥和农药1．了解为农作物补充的必要养分元素及常见农药。2．了解化学肥料、农药等在农业生产中的作用。3．了解农药、化肥的合理运用与环境爱护。授课提示：对应学生用书第45页一、化肥为农作物补充必要的养分元素农业生产中，大量运用的化肥主要是氮肥、磷肥和钾肥。1．磷肥：目前广泛运用的磷肥是过磷酸钙，主要成分是Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4，简称普钙，其生产原料是Ca5(PO4)3F2．钾肥：农业上常用的钾肥主要有氯化钾、硫酸钾和硝酸钾。3．氮肥：农业上运用最多的是氮肥，如尿素、硝酸铵和碳酸氢铵等。(1)写出工业制尿素的主要反应式：2NH3＋CO2eq\o(=,\s\up7(加压、加热))H2NCOONH4；H2NCOONH4eq\o(=,\s\up7(加热))H2NCONH2＋H2O。(2)用方程式表示硝酸铵的生产原理：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(Pt－Rh，高温))4NO＋6H2O；2NO＋O2=2NO2；3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；NH3＋HNO3=NH4NO3。4．复合肥料复合肥料对植物的肥效优于单一肥料，常用的复合肥有铵磷复合肥、硝磷复合肥等。钙镁磷肥的主要成分是Ca3(PO4)2和Mg3(PO4)2，它是一种缓效的多元复合肥。二、农药1．杀虫剂(1)分类：依据化学组成和结构，常用的杀虫剂主要包括有机氯类、有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类化合物等。(2)农药的更新换代属于第一代农药的是自然产物和无机物；属于其次代农药的是有机氯、有机磷、氨基甲酸酯；属于第三代农药的是拟除虫菊酯和特异性农药。第三代农药也被称为“环境友好农药”。2．杀菌剂大多数农作物病害是由真菌引起的，只有少数是由细菌和病毒引起的。常用的杀菌剂有石灰、硫黄、石硫合剂、波尔多液以及可以进入植物体内的内吸性杀菌剂。3．除草剂(1)传统除草方法是：用犁或锄将杂草翻入深土。(2)现代方法是：运用除草剂。4．植物生长调整剂模拟自然植物激素的化学组成和结构，人工合成了用来促进或抑制植物生长的化合物，这类物质就是植物生长调整剂。如乙烯利等。三、化肥、农药的合理运用与环境爱护1．农药的危害(1)农药过多运用会破坏害虫与天敌之间的生态平衡，造成害虫数量增加。蜜蜂可以对植物授粉，对农业增产起重要作用，但农药也可使蜜蜂中毒死亡；家蚕吞食农药污染的桑叶也会中毒死亡。(2)农药在土壤中会发生吸附、转移、降解等一系列相互影响的过程。降解可使农药在土壤中发生改变、危害消逝；吸附过程可造成土壤和作物的农药残留；转移可使农药进入大气、旁边水域或地下水，造成毒害水生生物和污染水源等。2．化肥的合理运用(1)合理运用化肥，不仅要考虑土壤的酸碱性、作物养分状态等因素外，还必需依据化肥本身的化学性质进行科学施用。不合理施用化肥会影响土壤的酸碱性和土壤结构；过量运用的化肥会随雨水流入河流和湖泊，造成水体富养分化，产生水华等污染现象。(2)硫酸铵相宜施于雨水充足地区；硝酸铵适用于气候比较干燥的地区。授课提示：对应学生用书第46页要点一常见的化肥1．常见化肥的种类(1)氮肥：尿素[CO(NH2)2]、氨水[NH3·H2O]、铵盐[NH4HCO3、NH4Cl、(NH4)2SO4]、硝酸盐[NH4NO3、NaNO3]。(2)磷肥：磷矿粉[Ca(PO4)2]、过磷酸钙[Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4]、钙镁磷肥[Ca3(PO4)2、Mg3(PO4)2]、钢渣磷肥。(3)钾肥：硫酸钾(K2SO4)、氯化钾(KCl)、硝酸钾(KNO3)、草木灰等。(4)复合肥料：磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]、硝酸钾(KNO3)、磷酸二氢钾(KH2PO4)等。2．微量元素化肥主要有硼肥、锰肥、铜肥、锌肥、钼肥等，施用的量很少，植物缺乏这些微量元素就会影响生长发育，减弱抗病实力。玻璃微肥的生产原理是将微量元素固定在玻璃细粉颗粒中，利用玻璃微溶于水使之释放出来，其特点是肥效长，不污染环境，且充分利用固体废弃物。3．氮肥的制备氮肥大多以合成氨生产的氨为原料生产。例如：2NH3＋H3PO4=(NH4)2HPO4NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO32NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4NH3＋HCl=NH4Cl等。(NH4)2HPO4·NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4Cl都是常用的铵态氮肥。4．磷肥的生产(1)过磷酸钙制备Ca3(PO4)2＋2H2SO4(浓)=2CaSO4＋Ca(H2PO4)2(2)重钙的制备Ca3(PO4)2＋4H3PO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))3Ca(H2PO4)2Ca5(PO4)3F＋7H3PO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))5Ca(H2PO4)2＋HF↑[例1]已知下列物质在肯定条件下均能与水反应产生H2和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，最好选用的原料是()A．CO B．石脑油(C5H12，C6H14)C．CH4 D．焦炭[解析]依据反应：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(加热、加压))2NH3和2NH3＋CO2eq\o(=,\s\up7(加压),\s\do5(加热))CO(NH2)2＋H2O可知要充分利用原料，明显在原料与水产生的H2和CO2的物质的量之比等于或接近3∶1时，原料得以充分利用。依据题示信息：C＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(高温))2H2＋CO2(2∶1)CO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(高温))H2＋CO2(1∶1)CH4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(高温))4H2＋CO2(4∶1)C5H12＋10H2Oeq\o(=,\s\up7(高温))16H2＋5CO2(3.2∶1)C6H14＋12H2Oeq\o(=,\s\up7(高温))19H2＋6CO2(3.2∶1)故石脑油的利用率最高，答案为B。[答案]B1．在植物生长过程中，施用氮肥能使枝叶繁茂、磷肥能使果实饱满、钾肥能使茎秆健壮。种植吃叶的蔬菜(如青菜)，应施用较多的化肥是()A．磷肥 B．NH4NO3C．K2SO4 D．微量元素肥料解析：食用叶的蔬菜应使其叶部更繁茂才好，结合题干信息，应多施用氮肥。故选B。答案：B要点二农药及化肥、农药的合理运用1．农药(1)杀虫剂①第一代：自然植物艾蒿、烟草(药效低)、含氯化合物666和DDT(难代谢，污染环境)。②其次代：元素有机农药，如：含磷有机物马拉硫磷、甲肿钠、氨基甲酸酯，一般都具有较强的毒副作用。③第三代农药：多是对人无毒或毒性甚小的自然分子或模拟自然分子。例如：菊酯(俗称除虫菊)，它是一种来自菊花的杀虫剂，具有高效低毒(甚至无毒)的优点，但由于分子中含有一个张力很高的三元环而难于合成，工业生产就更加不易。近年来除虫菊的结构已改造到易于合成，它的毒性减至最小。④第四代农药：昆虫信息素。(2)杀菌剂①表面杀菌剂：波尔多液。②内吸性杀菌剂：多菌灵为通用名称，它的商品名称为多菌灵、苯并咪唑44号、MBC。它属于苯并咪唑类杀菌剂，是园林植物爱护中最常用的杀菌剂。③除莠剂：优点是杀死杂草而不损害作物，节约大量劳力，有利于农业机械化发展和耕作栽培技术的更新。④植物生长调整素：例如乙烯可以催熟果实，因此乙烯可作为一种结构最简洁的植物激素。由于乙烯是气体，运用不便利，人们通过探讨合成了一种能促进植物生长的调整剂——乙烯利，乙烯利在植物体内产生乙烯的化学反应方程式：2．化肥、农药的合理运用(1)利：化肥对提高农作物的产量、农药对农业的高产丰收都具有重要作用。农药是爱护并提高农业、林业、畜牧业、渔业生产的药剂，是农业生产中与病、虫、杂草等有害物质作斗争的有力武器。(2)弊：化肥的不合理运用会带来许多环境问题。一方面是化肥中常含有一些重金属元素、有毒有机物和放射性物质，施入土壤后形成潜在的土壤污染；另一方面化肥在施用过程中因某些成分的积累、流失或改变，造成土壤退化和水、大气的污染。而农药本身就是有毒物质，在杀灭病虫害的同时也带来了对自然的污染和对人体健康的危害。(3)合理运用农药和化肥：依据当地的实际状况合理运用化肥和农药。化肥的施用要以尽量少的投入、尽量小的对环境的影响来保持尽量高的农产品产量及保障食品品质；农药的施用，要依据有害生物的发生、发展规律，对症下药、适时用药，并依据规定的施用量、深度、次数合理混用农药和交替运用不同类型的农药，以便充分发挥不同农药的特性，以最少量的农药获得最高的防治效果，同时又延缓或防止抗药性的产生，从而削减农药对农产品和环境的污染。[例2]二氯烯丹是一种播前除草剂，其合成路途如下：D在反应⑤中反生成的E，其结构只有一种可能。(1)写出下列反应的类型：反应①是________，反应③是________。(2)写出下列物质的结构简式：A：________，C：________，D：________，E：________。[解析]A与Cl2反应生成B，B又与Cl2发生加成反应生成CH2Cl—CHCl—CH2Cl，则B为CH2=CH—CH2Cl，A的结构简式为CH2CHCH3，即A与Cl2发生的是取代反应。CH2Cl—CHCl—CH2Cl在NaOH醇溶液中发生消去反应生成C，但仅由此条件尚无法确定C的结构。依据官能团的性质及所给的转化条件可知，C与Cl2发生加成反应生成D，D经消去反应生成E。从生成物的结构看，即由二氯烯丹的结构逆向推导可知E的结构简式为CHCl=CCl—CH2Cl，D发生消去反应生成的E只有一种结构，则D的结构简式为，C的结构简式为。[答案]1取代反应消去反应2A：CH2CH—CH3E：CHClCCl—CH2Cl[方法规律]以合成播前除草剂为背景，综合考查了重要的有机反应类型，如取代反应、消去反应等。在学习合成农药的内容时，须要结合有机化学的重要学问点，这是农药合成题的常见考查方法。2．农业上用的杀菌剂波尔多液由硫酸铜和石灰乳按肯定比例配制而成，它能防治植物病毒的缘由是()A．硫酸铜使菌体蛋白质盐析B．石灰乳使菌体蛋白质水解C．菌体蛋白质溶解于波尔多液D．铜离子和石灰乳使菌体蛋白质变性解析：铜盐属于重金属盐，石灰乳呈现碱性，均能使蛋白质变性。答案：D授课提示：对应学生用书第47页1．草木灰中含有碳酸钾，它属于()A．氮肥 B．钾肥C．复合肥料 D．微量元素肥料解析：草木灰的主要成分是碳酸钾，含有土壤常缺乏的钾元素，属于钾肥。复合肥料是含有两种或两种以上养分元素(氮、磷、钾)的化肥，如磷酸二氢钾等。微量元素肥料主要有硼肥、锰肥、铜肥、锌肥、钼肥等，钾肥不属于微量元素肥料。答案：B2．下列物质的化学式和名称不相符的是()A．(NH4)2SO4硫酸铵B．CO(NH2)2尿素C．KH2PO4(磷酸二氢钾)D．Ca(H2PO4)2过磷酸钙解析：过磷酸钙是Ca(H2PO4)2和CaSO4的混合物。答案：D3．在蔬菜生长过程中，常喷洒农药防治病虫害。据探讨，用碱性溶液或清水浸泡，可使残留在蔬菜上的农药的毒性降低，因此，买来的蔬菜在食用前最好用稀碱水或清水浸泡一段时间，浸泡蔬菜时应加入适量()A．纯碱 B．白酒C．白糖 D．食醋解析：纯碱即Na2CO3，溶于水后COeq\o\al(2－,3)水解使溶液呈碱性，能更好地降低农药毒性。答案：A4．科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT，化合物A是其中一种。下列关于化合物A的说法正确的是()A．与FeCl3溶液发生反应显紫色B．能发生取代反应和银镜反应C．分子中最多有5个碳原子共平面D．与H2完全加成时的物质的量之比为1∶1解析：化合物A中含有的官能团有碳碳双键、醛基和醇羟基，没有苯环结构，所以它能发生加成反应、取代反应和银镜反应，不能与氯化铁溶液反应显紫色，分子中至少有5个碳原子共平面，与氢气完全加成时的物质的量之比为1∶3。答案：B5．工业上常用氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]为原料，按如下图所示流程制取磷酸、重过磷酸钙[Ca(H2PO4)2试写出两个反应的化学方程式：反应(Ⅰ)________________________________________________________________________；反应(Ⅱ)__________________。在生产中要特殊留意___________________________________________________________________