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- 2021-07-09 发布
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4.1《化肥和农药》
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
第一课时
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。
氮肥:尿素NH(CO)2、碳酸氢铵、硫酸铵、硝
酸铵等
磷肥:过磷酸钙(Ca(H2PO4)2·H2O、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
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。
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?
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
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。
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(kW·h)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
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。
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。
全国单套最大的尿素生产装置
1、氨的催化氧化
Pt—Rh
4NH3+5O2 =====4NO+6H2O
800ºC
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
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.
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?
第二,氨氧化制硝酸中,其关系式如下:
4NH3+5O2 4NO+6H2O
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
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:
4NO2+2H2O+O2=4HNO3,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:
催化剂
答案:硝酸车间日生产能力为52.76 t才合理.
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 5/6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
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
2.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。
在农田滋生的杂草,会与作物和栽培植物
争光照和CO2,争土壤水分、养料和肥料,争
夺生存空间,降低土壤温度,影响作物生长。
传统方法缺点:费时、费事;
化学除草剂优点:杀死杂草而不伤害作物,
节省大量劳力,有利于农业机械化发展和耕
作栽培技术的更新。
以除草剂2、4D极其结构变化为例,观察化学家是怎样
分析和改变其结构而影响其药效的?
●苯环及其取代基的变化:氯原子的取代数目和位置以及甲基的引
入对活性有重要影响.也可用其他杂环或稠环代替苯环。
●侧链的变化:脂肪酸的碳链长度对活性也有重要影响。
●羧酸基团的变化:将羧酸变成盐。酯、酰胺等羧酸衍生物可以调
节除草剂的选择性。例如。这类除草剂对阔叶杂草共有高度的活性。
但对禾本科杂草却无活性。因此,—般用来防治谷类作物以及牧场、
草地中的双子叶杂草。
亦称植物生长调节物质。指那些从外部施加给植物,只要很微量就
能调节、改变植物生长发育的化学试剂。除了植物激素从外部施加
给植物作为生长调节剂外,更多的植物生长调节剂,是植物体内并
不存在的人工合成有机物,主要有:一是植物激素类似物,例如与
生长素有类似生理效能的吲哚丁酸、萘乙酸、2,4-D等,与细胞分
裂素有类似生理效能的激动素和6-苄基氨基嘌呤等。二是生长延缓
剂,有延缓生长作用,降低茎的伸长而不完全停止茎端分生组织的
细胞分裂和侧芽的生长,其作用能被赤霉素恢复,例如矮壮索
(CCC)、丁酰肼(B9)、调节安等。三是生长抑制剂,也有延缓
生长的效果,但与生长延缓剂不同,它们主要干扰顶端的细胞分裂,
使茎伸长停顿和顶端优势的破坏,其作用不能被赤霉素恢复,例如
青鲜素(MH)等。另外,由于除草剂大都是人工合成的生长调节剂,
因此,有人把除草剂也作为一大类生长调节剂。植物生长调节剂,
在农业生产上,可分别用在促进或抑制植物的营养生长,促进或抑
制种子、块根、块茎的发芽,防止或促进器官的脱落,促进生根、
座果和果实发育,控制性别分化、诱导和调节开花,催熟或延迟成
熟和衰老,以及杀死田间杂草等方面。
乙烯对多种作物有促进成熟,早熟
增产等效果。但乙烯是气体,难用
于大田生产,而一种人工合成的化
学调节剂——乙烯利能被吸收,在
体内释放乙烯,起到跟应用乙烯气
体同样的效果:
作业:
第二课时
农药危害:破坏害虫与天敌之间的平衡,造成蜜
蜂大量死亡、家蚕中毒。造成土壤和作物的农药
残留,造成毒害水生生物和污染水源。
化肥的合理使用:考虑土壤的酸碱性、作物营养
状态等因素外,还必须根据化肥本身的化学性质
进行科学使用。如硫酸铵使用于雨水充沛的地区;
而硝酸铵使用于比较干燥的地区且和其它肥料混
合使用。不合理使用造成土壤酸性增强,土壤板
结,水体富营养化,产生水华等污染现象。
农药施用后,在作物、土壤以及其他环境中剩余
的痕量取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曲对土壤等环境中残
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的过量。农药对
作物这种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。
阅读下列材料,交流是否应该完全取缔化学农药
的使用。
《寂静的春天》简介
1962年6月《纽约人》杂志分三次发表了卡逊女士《寂静的春天》
缩写本,9月出版全书。书是从一个震撼人心的“明天的寓言”讲
起: “一个美丽而充满生机的美国中部小城,以其鸟类丰富多彩
而驰名,当候鸟蜂拥而至的季节,人们会长途跋涉来这里观光。
一天随着一批携有杀虫剂居民的到来,很快发生许多不祥变化。
神秘的疾病袭击成群小鸡;牛羊也病倒和死亡;孩子在玩耍时突然
倒下,几小时后已经死去。能看到几只战栗小鸟,也已不能飞翔。
小路两旁只有焦黄枯萎的植物,小溪也失去生命,因为水中已经没
有鱼类。人从梦中醒来,再也听不到鸟儿歌唱,原野、森林和沼泽
都是一片沉寂,一切声音都没有了,只有可怕的寂静……”卡逊在
寓言最后说:“我知道并没有一个村庄经受过所描述的全部灾难,
但 其 中 某 些 灾 难 在 有 些 地 方 确 已 发 生 ” 。
《寂静的春天》一经问世,很快遭到一片诋毁之声,并由此引发长达数年
之久的杀虫剂论战。当时《纽约时报》的一条消息说:《寂静的春天》现在已成
“喧嚣的夏天”。 论战是从对卡逊冷嘲热讽及人身攻击开始的,随后美国氰氨、
孟山都和维希克尔等杀虫剂厂商,在农业部的暗中支持下,在对她开展强大攻势
的同时还扬言要付诸诉讼,一些媒体也推波助澜,如《时代》周刊的评论中说:
卡逊由于处理问题过于简单,所提出的许多引起人们恐慌的推论都是毫无根据的,
是彻头彻尾错误的。
滥
用
杀
虫
剂
造
成
恶
性
循
环
药物DDT
DDT是一种不易分
解的、化学物质十分稳
定的有机杀虫剂。
我相信大家都听过一种
在20世纪50年代非常流
行的杀虫药DDT吧。
它是一种杀虫的化学物。
这些DDT喷在植物上杀虫,
其中大部分药物落在地面
上、流进空气中,随着下
雨,顺着地面的流水汇进
大海。于是进入食物链中:
浮游生物—鱼——鸟、兽。
兽、鸟体内积累的DDT
的含量比海水中高出百
万倍。DDT使鸟蛋的壳
变软,孵化时极易压碎
而孵不出小鸟,使得鸟
数量减少;DDT还能引
起妇女不孕。
DDT不仅危害人及其
他生物,就连从来用过
DDT的南极地区的企鹅
和北极附近的因纽特人
体内也有DDT。
返回
虽然现在世界上已禁止使用DDT,
但有些国家还在违法使用。
从药物DDT这个例子中
说明人类要竭力保护地球
的生物圈!
例题1、
材料一:(DDT)是20世纪60年代以
前广为应用的一种杀虫剂,它由三氯
乙醛和氯苯通过如下反应制备得到:
+2 →
据统计,由于使用了DDT等化学农药,
减少病虫害,挽回的粮食损失占总产量的
15%。若以世界粮食年产量18亿吨(70年
代水平)计算,那么有27亿吨是由化学农
药换回来的,相当于10多亿人一年的口粮。
此外,DDT还能有效地杀灭蚊蝇、体虱等
传统疾病的害虫,从而大大减少疟疾、伤
寒等的发病率和死亡人数。瑞士昆虫学家
保罗·米勒因发现DDT药效,而于1948年荣
获诺贝尔生理医学奖。
(1)氯苯是一种重要的化工原料,由
苯和氯气生产氯苯的反应是
A.化合反应 B.分解反应
C.取代反应 D.加成反应
答案:C
材料二:曾几何时,DDT因其稳定性、脂
溶性、药效普适性等特点,而大量生产,普遍
使用,以致最终造成环境污染。1962年美国生
物学家卡尔松(Bachel Carson)在《寂静的春
天》一书中,对包括DDT在内的农药所造成的公
害,作过生动的描写:“天空无飞鸟,河中无
鱼虾,成群鸡鸭牛羊病倒和死亡,果树开花但
不能结果,农夫们诉说着莫明其妙的疾病接踵
袭来。总之,生机勃勃的田野和农庄变得一片
寂静,死亡之幽灵到处游荡……”此书问世引起
社会强烈反响。从70年代初起,美国、瑞士等
国相继禁止生产DDT。我国政府于1985年明令全
部禁止使用DDT。
(2)下列关于DDT的说法不正确的是
A DDT也能杀死有益的生物
B DDT极易溶于水
C DDT是烃的衍生物
D DDT不易被生物分解
答案: B DDT是烃的衍生物,属脂溶性化
合物,难溶于水,对害虫、益虫均有毒杀作
用,且不易分解。
材料三:为了杀灭对
人类有害的昆虫,而
又避免或减少污染环
境和破坏生态平衡。
化学工作者进行了不
懈的努力,研制出多
种新型杀虫剂,以代
替DDT等农药。例如化
合物A就是其中一种。
(3)化合物A含有的
官能团有:
答案:有双键、羟
基、醛基。
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