2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第四單元化學(xué)與技術(shù)的發(fā)展課題1化肥和農(nóng)藥學(xué)案新人教版選修2

PAGE8-課題1化肥和農(nóng)藥1．了解為農(nóng)作物補充的必要養(yǎng)分元素及常見農(nóng)藥。2．了解化學(xué)肥料、農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。3．了解農(nóng)藥、化肥的合理運用與環(huán)境愛護。授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第45頁一、化肥為農(nóng)作物補充必要的養(yǎng)分元素農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大量運用的化肥主要是氮肥、磷肥和鉀肥。1．磷肥：目前廣泛運用的磷肥是過磷酸鈣，主要成分是Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4，簡稱普鈣，其生產(chǎn)原料是Ca5(PO4)3F2．鉀肥：農(nóng)業(yè)上常用的鉀肥主要有氯化鉀、硫酸鉀和硝酸鉀。3．氮肥：農(nóng)業(yè)上運用最多的是氮肥，如尿素、硝酸銨和碳酸氫銨等。(1)寫出工業(yè)制尿素的主要反應(yīng)式：2NH3＋CO2eq\o(=,\s\up7(加壓、加熱))H2NCOONH4；H2NCOONH4eq\o(=,\s\up7(加熱))H2NCONH2＋H2O。(2)用方程式表示硝酸銨的生產(chǎn)原理：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(Pt－Rh，高溫))4NO＋6H2O；2NO＋O2=2NO2；3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；NH3＋HNO3=NH4NO3。4．復(fù)合肥料復(fù)合肥料對植物的肥效優(yōu)于單一肥料，常用的復(fù)合肥有銨磷復(fù)合肥、硝磷復(fù)合肥等。鈣鎂磷肥的主要成分是Ca3(PO4)2和Mg3(PO4)2，它是一種緩效的多元復(fù)合肥。二、農(nóng)藥1．殺蟲劑(1)分類：依據(jù)化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，常用的殺蟲劑主要包括有機氯類、有機磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類化合物等。(2)農(nóng)藥的更新?lián)Q代屬于第一代農(nóng)藥的是自然產(chǎn)物和無機物；屬于其次代農(nóng)藥的是有機氯、有機磷、氨基甲酸酯；屬于第三代農(nóng)藥的是擬除蟲菊酯和特異性農(nóng)藥。第三代農(nóng)藥也被稱為“環(huán)境友好農(nóng)藥”。2．殺菌劑大多數(shù)農(nóng)作物病害是由真菌引起的，只有少數(shù)是由細菌和病毒引起的。常用的殺菌劑有石灰、硫黃、石硫合劑、波爾多液以及可以進入植物體內(nèi)的內(nèi)吸性殺菌劑。3．除草劑(1)傳統(tǒng)除草方法是：用犁或鋤將雜草翻入深土。(2)現(xiàn)代方法是：運用除草劑。4．植物生長調(diào)整劑模擬自然植物激素的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，人工合成了用來促進或抑制植物生長的化合物，這類物質(zhì)就是植物生長調(diào)整劑。如乙烯利等。三、化肥、農(nóng)藥的合理運用與環(huán)境愛護1．農(nóng)藥的危害(1)農(nóng)藥過多運用會破壞害蟲與天敵之間的生態(tài)平衡，造成害蟲數(shù)量增加。蜜蜂可以對植物授粉，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起重要作用，但農(nóng)藥也可使蜜蜂中毒死亡；家蠶吞食農(nóng)藥污染的桑葉也會中毒死亡。(2)農(nóng)藥在土壤中會發(fā)生吸附、轉(zhuǎn)移、降解等一系列相互影響的過程。降解可使農(nóng)藥在土壤中發(fā)生改變、危害消逝；吸附過程可造成土壤和作物的農(nóng)藥殘留；轉(zhuǎn)移可使農(nóng)藥進入大氣、旁邊水域或地下水，造成毒害水生生物和污染水源等。2．化肥的合理運用(1)合理運用化肥，不僅要考慮土壤的酸堿性、作物養(yǎng)分狀態(tài)等因素外，還必需依據(jù)化肥本身的化學(xué)性質(zhì)進行科學(xué)施用。不合理施用化肥會影響土壤的酸堿性和土壤結(jié)構(gòu)；過量運用的化肥會隨雨水流入河流和湖泊，造成水體富養(yǎng)分化，產(chǎn)生水華等污染現(xiàn)象。(2)硫酸銨相宜施于雨水充足地區(qū)；硝酸銨適用于氣候比較干燥的地區(qū)。授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第46頁要點一常見的化肥1．常見化肥的種類(1)氮肥：尿素[CO(NH2)2]、氨水[NH3·H2O]、銨鹽[NH4HCO3、NH4Cl、(NH4)2SO4]、硝酸鹽[NH4NO3、NaNO3]。(2)磷肥：磷礦粉[Ca(PO4)2]、過磷酸鈣[Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4]、鈣鎂磷肥[Ca3(PO4)2、Mg3(PO4)2]、鋼渣磷肥。(3)鉀肥：硫酸鉀(K2SO4)、氯化鉀(KCl)、硝酸鉀(KNO3)、草木灰等。(4)復(fù)合肥料：磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、磷酸氫二銨[(NH4)2HPO4]、硝酸鉀(KNO3)、磷酸二氫鉀(KH2PO4)等。2．微量元素化肥主要有硼肥、錳肥、銅肥、鋅肥、鉬肥等，施用的量很少，植物缺乏這些微量元素就會影響生長發(fā)育，減弱抗病實力。玻璃微肥的生產(chǎn)原理是將微量元素固定在玻璃細粉顆粒中，利用玻璃微溶于水使之釋放出來，其特點是肥效長，不污染環(huán)境，且充分利用固體廢棄物。3．氮肥的制備氮肥大多以合成氨生產(chǎn)的氨為原料生產(chǎn)。例如：2NH3＋H3PO4=(NH4)2HPO4NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO32NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4NH3＋HCl=NH4Cl等。(NH4)2HPO4·NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4Cl都是常用的銨態(tài)氮肥。4．磷肥的生產(chǎn)(1)過磷酸鈣制備Ca3(PO4)2＋2H2SO4(濃)=2CaSO4＋Ca(H2PO4)2(2)重鈣的制備Ca3(PO4)2＋4H3PO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))3Ca(H2PO4)2Ca5(PO4)3F＋7H3PO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))5Ca(H2PO4)2＋HF↑[例1]已知下列物質(zhì)在肯定條件下均能與水反應(yīng)產(chǎn)生H2和CO2，H2是合成氨的原料，CO2供合成尿素用，若從原料被充分利用的角度考慮，最好選用的原料是()A．CO B．石腦油(C5H12，C6H14)C．CH4 D．焦炭[解析]依據(jù)反應(yīng)：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(加熱、加壓))2NH3和2NH3＋CO2eq\o(=,\s\up7(加壓),\s\do5(加熱))CO(NH2)2＋H2O可知要充分利用原料，明顯在原料與水產(chǎn)生的H2和CO2的物質(zhì)的量之比等于或接近3∶1時，原料得以充分利用。依據(jù)題示信息：C＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))2H2＋CO2(2∶1)CO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))H2＋CO2(1∶1)CH4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))4H2＋CO2(4∶1)C5H12＋10H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))16H2＋5CO2(3.2∶1)C6H14＋12H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))19H2＋6CO2(3.2∶1)故石腦油的利用率最高，答案為B。[答案]B1．在植物生長過程中，施用氮肥能使枝葉繁茂、磷肥能使果實飽滿、鉀肥能使莖稈健壯。種植吃葉的蔬菜(如青菜)，應(yīng)施用較多的化肥是()A．磷肥 B．NH4NO3C．K2SO4 D．微量元素肥料解析：食用葉的蔬菜應(yīng)使其葉部更繁茂才好，結(jié)合題干信息，應(yīng)多施用氮肥。故選B。答案：B要點二農(nóng)藥及化肥、農(nóng)藥的合理運用1．農(nóng)藥(1)殺蟲劑①第一代：自然植物艾蒿、煙草(藥效低)、含氯化合物666和DDT(難代謝，污染環(huán)境)。②其次代：元素有機農(nóng)藥，如：含磷有機物馬拉硫磷、甲腫鈉、氨基甲酸酯，一般都具有較強的毒副作用。③第三代農(nóng)藥：多是對人無毒或毒性甚小的自然分子或模擬自然分子。例如：菊酯(俗稱除蟲菊)，它是一種來自菊花的殺蟲劑，具有高效低毒(甚至無毒)的優(yōu)點，但由于分子中含有一個張力很高的三元環(huán)而難于合成，工業(yè)生產(chǎn)就更加不易。近年來除蟲菊的結(jié)構(gòu)已改造到易于合成，它的毒性減至最小。④第四代農(nóng)藥：昆蟲信息素。(2)殺菌劑①表面殺菌劑：波爾多液。②內(nèi)吸性殺菌劑：多菌靈為通用名稱，它的商品名稱為多菌靈、苯并咪唑44號、MBC。它屬于苯并咪唑類殺菌劑，是園林植物愛護中最常用的殺菌劑。③除莠劑：優(yōu)點是殺死雜草而不損害作物，節(jié)約大量勞力，有利于農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展和耕作栽培技術(shù)的更新。④植物生長調(diào)整素：例如乙烯可以催熟果實，因此乙烯可作為一種結(jié)構(gòu)最簡潔的植物激素。由于乙烯是氣體，運用不便利，人們通過探討合成了一種能促進植物生長的調(diào)整劑——乙烯利，乙烯利在植物體內(nèi)產(chǎn)生乙烯的化學(xué)反應(yīng)方程式：2．化肥、農(nóng)藥的合理運用(1)利：化肥對提高農(nóng)作物的產(chǎn)量、農(nóng)藥對農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)豐收都具有重要作用。農(nóng)藥是愛護并提高農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)生產(chǎn)的藥劑，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中與病、蟲、雜草等有害物質(zhì)作斗爭的有力武器。(2)弊：化肥的不合理運用會帶來許多環(huán)境問題。一方面是化肥中常含有一些重金屬元素、有毒有機物和放射性物質(zhì)，施入土壤后形成潛在的土壤污染；另一方面化肥在施用過程中因某些成分的積累、流失或改變，造成土壤退化和水、大氣的污染。而農(nóng)藥本身就是有毒物質(zhì)，在殺滅病蟲害的同時也帶來了對自然的污染和對人體健康的危害。(3)合理運用農(nóng)藥和化肥：依據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H狀況合理運用化肥和農(nóng)藥。化肥的施用要以盡量少的投入、盡量小的對環(huán)境的影響來保持盡量高的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及保障食品品質(zhì)；農(nóng)藥的施用，要依據(jù)有害生物的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，對癥下藥、適時用藥，并依據(jù)規(guī)定的施用量、深度、次數(shù)合理混用農(nóng)藥和交替運用不同類型的農(nóng)藥，以便充分發(fā)揮不同農(nóng)藥的特性，以最少量的農(nóng)藥獲得最高的防治效果，同時又延緩或防止抗藥性的產(chǎn)生，從而削減農(nóng)藥對農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境的污染。[例2]二氯烯丹是一種播前除草劑，其合成路途如下：D在反應(yīng)⑤中反生成的E，其結(jié)構(gòu)只有一種可能。(1)寫出下列反應(yīng)的類型：反應(yīng)①是________，反應(yīng)③是________。(2)寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：A：________，C：________，D：________，E：________。[解析]A與Cl2反應(yīng)生成B，B又與Cl2發(fā)生加成反應(yīng)生成CH2Cl—CHCl—CH2Cl，則B為CH2=CH—CH2Cl，A的結(jié)構(gòu)簡式為CH2CHCH3，即A與Cl2發(fā)生的是取代反應(yīng)。CH2Cl—CHCl—CH2Cl在NaOH醇溶液中發(fā)生消去反應(yīng)生成C，但僅由此條件尚無法確定C的結(jié)構(gòu)。依據(jù)官能團的性質(zhì)及所給的轉(zhuǎn)化條件可知，C與Cl2發(fā)生加成反應(yīng)生成D，D經(jīng)消去反應(yīng)生成E。從生成物的結(jié)構(gòu)看，即由二氯烯丹的結(jié)構(gòu)逆向推導(dǎo)可知E的結(jié)構(gòu)簡式為CHCl=CCl—CH2Cl，D發(fā)生消去反應(yīng)生成的E只有一種結(jié)構(gòu)，則D的結(jié)構(gòu)簡式為，C的結(jié)構(gòu)簡式為。[答案]1取代反應(yīng)消去反應(yīng)2A：CH2CH—CH3E：CHClCCl—CH2Cl[方法規(guī)律]以合成播前除草劑為背景，綜合考查了重要的有機反應(yīng)類型，如取代反應(yīng)、消去反應(yīng)等。在學(xué)習(xí)合成農(nóng)藥的內(nèi)容時，須要結(jié)合有機化學(xué)的重要學(xué)問點，這是農(nóng)藥合成題的常見考查方法。2．農(nóng)業(yè)上用的殺菌劑波爾多液由硫酸銅和石灰乳按肯定比例配制而成，它能防治植物病毒的緣由是()A．硫酸銅使菌體蛋白質(zhì)鹽析B．石灰乳使菌體蛋白質(zhì)水解C．菌體蛋白質(zhì)溶解于波爾多液D．銅離子和石灰乳使菌體蛋白質(zhì)變性解析：銅鹽屬于重金屬鹽，石灰乳呈現(xiàn)堿性，均能使蛋白質(zhì)變性。答案：D授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第47頁1．草木灰中含有碳酸鉀，它屬于()A．氮肥 B．鉀肥C．復(fù)合肥料 D．微量元素肥料解析：草木灰的主要成分是碳酸鉀，含有土壤常缺乏的鉀元素，屬于鉀肥。復(fù)合肥料是含有兩種或兩種以上養(yǎng)分元素(氮、磷、鉀)的化肥，如磷酸二氫鉀等。微量元素肥料主要有硼肥、錳肥、銅肥、鋅肥、鉬肥等，鉀肥不屬于微量元素肥料。答案：B2．下列物質(zhì)的化學(xué)式和名稱不相符的是()A．(NH4)2SO4硫酸銨B．CO(NH2)2尿素C．KH2PO4(磷酸二氫鉀)D．Ca(H2PO4)2過磷酸鈣解析：過磷酸鈣是Ca(H2PO4)2和CaSO4的混合物。答案：D3．在蔬菜生長過程中，常噴灑農(nóng)藥防治病蟲害。據(jù)探討，用堿性溶液或清水浸泡，可使殘留在蔬菜上的農(nóng)藥的毒性降低，因此，買來的蔬菜在食用前最好用稀堿水或清水浸泡一段時間，浸泡蔬菜時應(yīng)加入適量()A．純堿 B．白酒C．白糖 D．食醋解析：純堿即Na2CO3，溶于水后COeq\o\al(2－,3)水解使溶液呈堿性，能更好地降低農(nóng)藥毒性。答案：A4．科學(xué)家研制出多種新型殺蟲劑代替DDT，化合物A是其中一種。下列關(guān)于化合物A的說法正確的是()A．與FeCl3溶液發(fā)生反應(yīng)顯紫色B．能發(fā)生取代反應(yīng)和銀鏡反應(yīng)C．分子中最多有5個碳原子共平面D．與H2完全加成時的物質(zhì)的量之比為1∶1解析：化合物A中含有的官能團有碳碳雙鍵、醛基和醇羥基，沒有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，所以它能發(fā)生加成反應(yīng)、取代反應(yīng)和銀鏡反應(yīng)，不能與氯化鐵溶液反應(yīng)顯紫色，分子中至少有5個碳原子共平面，與氫氣完全加成時的物質(zhì)的量之比為1∶3。答案：B5．工業(yè)上常用氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]為原料，按如下圖所示流程制取磷酸、重過磷酸鈣[Ca(H2PO4)2試寫出兩個反應(yīng)的化學(xué)方程式：反應(yīng)(Ⅰ)________________________________________________________________________；反應(yīng)(Ⅱ)__________________。在生產(chǎn)中要特殊留意___________________________________________________________________