《化学与技术的发展归纳与整理》教案3(人教版选修2).docx

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1、第四单元化学与技术的开展单元说明教材分析与教学建议课题1化肥和农药课题2外表活性剂精细化学品练习与实践参考教学资源第四单元化学与技术的开展单元说明一、教学目标1.通过实例了解化肥、农药在农业生产中的重要应用以及它们的使用特点和开展趋势。2.了解肥皂、合成洗涤剂的组成、特点、性质及其生产原理。3.通过典型实例了解精细化学品的生产特点，体会化学与技术开展在满足生产和生活需要中的不可替代作用。二、内容分析1.地位和功能通过本章的教学，可以帮助学生进一步了解化学以及化工产品在工农业生产如化肥、农药和生活中如肥皂、合成洗涤剂和医药等的应用，初步了解利用化学变化对物质资源原料进行深加工、精加工的必要性、可

2、能性和合理性，从社会效益、经济效益和创新空间等多种角度认识化学、技术与社会三个方面相互作用的特点。2.内容的选择与呈现课程标准要求：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开展趋势；通过实例了解精细化工产品的生产特点，知道精细化工在社会开展中的作用。根据这些要求，同时考虑到学生原有的知识根底，也考虑到与化学技术开展相关的典型实例，教科书选择了以下主要内容：1为了补充土壤由于长期耕作导致的营养元素缺乏，弥补天然肥料用量的缺乏，利用化学变化从天然物质中获取农作物可以吸收的化合物，从而实现为农作物补充所需营养元素的目的。3从偶然发现的肥皂到有意设计生产的合成洗涤剂，再到合理设计和制

3、造的化学药物，化学在技术进步中将会发挥越来越大的作用。教科书对教学内容的安排，一方面以典型产品中的化学关键技术为主线，引导学生思考其中的根本化学原理和根本概念，学习解决问题的角度和方法；另一方面也注意引导学生思考与生产过程相关的能源、环境、经济和社会等方面的问题，体会实际生产过程复杂性，培养分析、评价、决策和解决实际问题的能力。本单元内容结构如下：三、课时建议课题1化肥和农药2课时课题2外表活性剂精细化学品3课时复习机动1课时小计6课时课题1化肥和农药一、教材分析和建议化肥和农药为提高农作物的产量和质量、解决人类的粮食问题做出了不可磨灭的奉献，两者都是表达化学在农业生产中广泛应用的典型实例。化

4、学肥料为农作物生长提供所需的某种或几种元素，目前，人为地向土壤添加含有所需元素的化学物质仍然是解决地力贫瘠的主要途径，农业生产的需要促进了肥料工业的开展。随着世界人口的急剧增加和生活方式的现代化，生活用地和农、林、牧争地现象日趋剧烈，由此产生的粮食问题日益突出，20世纪初化学肥料的工业化生产，特别是固定大气中氮的合成氨技术的创造，为提高粮食的单位面积产量提供了保障。教科书围绕着如何获得农作物可吸收的氮肥、磷肥和钾肥这一中心问题，介绍了农业上常用的氮肥、磷肥和钾肥的主要成分和生产原理，其中，还以氮肥为例指出了根据实际需要可以对多种获取方案进行比较和选择，从中体会化学技术应用的特点。用农药来防止危

5、害农作物的昆虫、细菌和其他形式的微生物，可以形象地比喻为与病虫害争夺粮食，是化学对人类社会的进步和可持续开展的又一重要奉献。教科书通过几种典型农药的简介，揭示了三代农药的开展趋势低毒、高效、低残留农药的开发和研究，还通过一些讨论和学生活动，阐释利用为数不多的几种化学元素合成出来的组成与结构并不复杂的分子，竟然可以成为农作物的保护神，表达了化学与技术的奇妙成效。教学重点：化肥为农作物补充必要的营养元素，主要化肥的生产原理；了解农药的组成、结构和性质是决定其防治病虫害效果的关键因素。教学难点：化肥、农药的使用及其对环境的影响。教学建议如下：1.关于化肥的教学，由于学生对这些内容在初中化学中大多有所

6、了解，主要通过复习、讨论等活动，引导学生归纳和总结其中的化学原理。另外，还要注意通过一些思考与交流栏目，引导学生思考实际生产过程中，对于多种反响方案的选择应该考虑的因素以及这些因素是如何影响化肥的生产的等问题，以培养他们对于实际问题的分析、解决和决策的能力。2.关于农药的教学，在根底教育阶段，除了帮助学生对于农药在防治病虫害的正面作用以及对环境和其他生物的负面影响有一般性地了解外，主要包括两局部内容，一是认识农药这类化学物质的组成、结构对有效防治病虫害的决定性作用，帮助学生了解农药分子的组成相同，药效可能不同，分子结构不同，药效各异，农药的浓度、剂型等也会影响其防治病虫害的效果；二是农药对环境

7、的影响，主要涉及到农药分子本身的稳定性，以及它们在大气、土壤和水中的吸附、转移和降解等过程中所发生的化学变化。二、问题交流【思考与交流1】化肥主要为农作物补充氮、磷和钾三种元素，例如，NH3、NH4NO3、CaH2PO4H2O和CaSO4、KCl、K2SO4等。【思考与交流2】自然界存在的固态的钾盐矿是内陆海蒸发沉积形成的矿床，而盐湖卤水那么是尚在继续蒸发成矿的钾资源。钾盐容易与其他盐类形成复盐沉积或形成共生矿。1.在不同温度下，氯化钾和氯化钠的溶解度不同，溶解结晶法就是利用此性质生产氯化钾。2.察尔汗盐湖是我国最大的固相、液相并存的盐湖，位于柴达木盆地中部，它由常年型和季节性卤水湖以及干盐滩

8、组成，地处海拔2600多米的高原。湖区属柴达木荒漠干旱、极干旱气候，全年平均降水量仅24.7mm，而年蒸发量却高达3543.1mm，这种自然条件对于盐卤的形成和钾盐的生产是极为有利的。当然，也有一些不利的因素，如交通不够便利和生产条件较为恶劣等。【思考与交流3】此题的目的在于引导学生了解对多种生产方案作出选择和评价的思路。几种补充氮肥的方案，可以作如下分析：方案1依赖于有限的矿物资源，即使是一个可以长期利用的资源，也存在着资源的地理垄断问题如20世纪70年代发生的石油危机导致的兴旺国家经济大萧条，因此，化肥作为一个国家重要的农用物资必须考虑其他替代资源的自主开发和生产。方案2是人类较早开发的固

9、氮方法，但后来由于其巨大的能耗而未能成为大规模生产的过程。方案3是一种联合生产的方案，从资源的综合利用、环境保护等方面考虑都是较为合理的，但仅靠这种方法不能满足氮肥的需要，更不能满足以氨为原料的其他产品生产的需要，它只能是氮肥生产的一种重要补充方式。【思考与交流4】通常制造农药中所含有的氟、氯、硫、磷等关键元素在周期表中的位置相近，因此，元素周期表中同周期元素和同族元素的原子结构、性质递变规律，可以给农药的研制和创新提供很多有用的信息。农药的生产和使用已有悠久的历史，大体上可分为利用天然物质、无机农药和有机农药三个阶段。例如，人类很早就知道利用一些非金属及化合物如硫黄和砒霜As2O3以及燃烧艾

10、蒿、烟草等防治害虫。现代农药工业是20世纪40年代以后生产大量有机农药后才逐渐形成的，化学特别是有机合成化学、昆虫学、植物病理学、植物生理学的进步为有机合成农药的研究开发创造了条件。为了不断地寻找高效、低毒、低残留的农药，人们发现一些无机物虽然具有较高的杀虫效果，但其选择性差，即对人畜也有较大的毒杀作用，如果采用有机合成药剂，可以通过改变化合物的结构而提高其选择性，到达对人畜低毒的要求，通过分子结构的调整，也可以抵御害虫的抗药性。例如，有机硫农药揭开了有机农药的新篇章，它的出现是杀菌剂从无机开展到有机合成的标志，具有高效低毒，对人畜、植物平安和防治植物病害广谱的特点，在代替铜汞制剂方面起了很重

11、要的作用。一些有机氯类杀虫剂，由于结构稳定，化学性质稳定，在环境中很难降解，造成残留时间长、在生物链中富集引起慢性中毒等。而有机磷类和氨基甲酸酯类杀虫剂，除具有高效、低毒的特性外，还容易发生水解反响而分解为无毒物质，因此，大大提高了农药使用中的平安性。【思考与交流5】以下问题供讨论时参考：1.教科书中图4-11所示滥用杀虫剂出现了恶性循环，为什么会出现这种问题2.如果完全取缔化学杀虫剂会发生什么情况3.通过一些实例说明上述两种极端情况，讨论介于两种极端情况时我们应该怎样选择。课题2外表活性剂精细化学品一、教材分析和建议根据课程标准的要求，通过实例了解精细化工产品的特点，知道精细化工在社会开展中

12、的作用。在本单元中，选择肥皂、合成洗涤剂这两种日常用品进行精细化学品教学，教学内容贴近学生的生活、深广度易于把握，教学过程易于安排。本课题采用从常见的肥皂入手，再到合成洗涤剂，最后到外表活性剂、医药等精细化学品的一般生产特点，帮助学生了解精细化学品的特点，了解精细化工在社会开展中的作用。总体上，教学内容的呈现是由个别到一般，其间包含着本单元中化学与技术开展的两个重要主题，一是不管传统工艺还是现代工艺，社会需求引导的科技创新不断开展，产品的科技含量不断提高；二是根本化工、大宗产品的生产如三酸两碱、化肥等的生产到精细化工如农药、外表活性剂、医药等的生产的开展，表达了当今化学工业开展趋势中战略重点的

13、转移，即转向对自然资源原料的精加工、深加工以获得性能优异、用途广泛、技术含量高、附加值高的产品。合成洗涤剂是作为肥皂有关教学内容的深化而引入的，反映了化学与技术开展的关系，因此，从合成洗涤剂的生产原料、组成结构以及生产和使用特点等方面，教科书中多采用了比较分析的方法呈现教学内容。教学中也可以采用比较分析、归纳总结的方法组织教学内容，除此以外，还要注意通过合成洗涤剂分子结构和配方的优化，揭示精细化学品生产的特点。二、活动建议【实验4-1】在实验室制肥皂，应该注意：实验时，为了加速皂化反响的进程，一般都用乙醇溶液，它既能溶解碱，也能溶解油脂，能使反响在均一的液体均相体系中进行而加快速率。氯化钠的用

14、量要适中，用量少时，盐析不充分；用量过多时，影响肥皂的固化。检验皂化反响是否完全时，也可用玻璃棒取出几滴试样放入试管，参加45mL水，把试管浸在热水浴中或放在火焰上加热，并不断振荡，如果混合物完全溶解，液面上没有油滴分出，表示皂化反响已经完全，如果液面上油滴分出，说明皂化反响没有完全。滤出的固体物质中，可以添加松香、香料等，参加松香还可以增加肥皂的泡沫。三、问题交流【思考与交流1】下表供参考：【思考与交流2】泡沫灭火器中添加外表活性剂可以提高其灭火效果。提示：外表活性剂的用途主要在三个领域，即家用洗涤、个人护理与工农业生产。学生熟悉的实例可能主要在于前两个领域，家用洗涤如肥皂、洗衣粉和洗洁精等

15、；个人护理如洗发香波、化装品的乳化剂等。工农业生产中的应用，如配制农药时常参加一些外表活性剂使之成为乳浊液，提高病虫害的防治效果。另外，还可以鼓励学生根据外表活性剂的结构、性能来推测它的一些其他应用如选矿、采油等。练习与实践参考1.1作物在生长过程中需要的养分很多，主要有碳、氢、氧、氮、磷、钾等元素，还有一些需要量很少但不可或缺的微量元素。其中，碳、氧、氢，作物可以从空气和土壤里的水中获得；除了个别地区外，土壤中的微量元素大都供应有余。只有农作物需要量最大的氮、磷和钾元素，通常不能满足农业持续增产的需要，必须通过人工施肥加以补充。3与天然肥料农家肥相比，化学肥料具有有效成分含量高、作物容易吸收

16、、肥效快等优点，也有肥效持续时间短、容易引起土壤酸碱性和结构的变化等缺点。4绿色食品、有机食品的生产过程中，在化肥和农药方面的资金投入可以很少，甚至没有，因此，其价格较高是由其他因素引起的。2.1这主要是由于豆科植物中根瘤菌固氮作用的功绩。据报道，世界上豆科植物根瘤菌固氮作用占土壤生物固氮量的50，可见，豆科植物的根瘤是一座奇妙的生物固氮工厂。2根瘤菌的固氮作用是在常温、常压下进行的。根瘤菌固氮比合成氨固氮所需要的能量少，而且这种能量又来自植物的光合作用。因此，同合成氨相比，根瘤菌具有本钱低、固氮效率高、不造成环境污染等优点，生物固氮是一个更为理想的固氮过程。3.(1)调查和了解各种病虫害的起

17、因和发生条件，做好预测预报，对症下药；混合和交替地使用不同的农药，防止产生抗药性、保护害虫天敌；注意农药使用的平安间隔期；严格按照使用说明浓度、剂型、适用范围和使用条件等施用等。同时一定要注意个人防护。(2)在厨房中，可采取一些措施减少由于可能的农药残留而造成的危害，例如，瓜果类可以去皮将残留农药去除，将蔬菜放入清水或滴加洗洁精浸泡30分钟以上，或将蔬菜高温蒸焯再烹调等，都可以不同程度地降低农药残留的危害，这主要是利用农药在水中的溶解性以及高温下的挥发性和易分解等性质。需要注意的是，上述方法并不可靠，最好的方法还是从源头上加以治理，防止有农药残留的农产品流入市场。4.1根据硝铵的生产原理，其初

18、始生产原料与合成氨是一样的，主要是空气、水和碳氢化合物煤、天然气等。23一般说来，现代化工生产要求有较大的生产规模，厂址的选择涉及到原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等多种因素，应该根据具体情况，综合考虑，才能作出合理的选择。4生产过程中，一旦氨泄漏会对周围的居民、农作物和土壤等产生不同程度的危害，如氨具有强刺激性臭味，比空气的密度小，水溶性极强，并具有碱性，对接触的皮肤和组织有腐蚀、刺激作用，特别是对人体的呼吸系统危害最大。对农作物和土壤的危害主要是局部高浓度氨会使土壤中的农作物因缺水而出现“烧苗现象。5.油、油脂、脂肪和酯在有机化学上属于一类物质，即酯类，它们都具有相

19、似的化学组成和性质。油脂是油和脂肪的简称，在化学组成上，油脂是由高级脂肪酸和甘油丙三醇所形成的酯类。习惯上将常温下呈固态或半固态的称为脂肪，如一些动物的脂肪，组成动物脂肪的高级脂肪酸，碳链上多为饱和键，熔点较高，常温下为固态和半固态，常见的饱和脂肪酸有硬脂酸和软脂酸。呈液态的称为油，如一些植物油。植物油脂中的高级脂肪酸，碳链上多含有不饱和键，熔点较低，常温下多为液态，常见的不饱和脂肪酸有油酸和亚麻油酸。6.作为溶剂，汽油可以溶解油脂，因此，汽油可以去除油污主要是利用其溶解作用；纯碱或氢氧化钠溶液可以使油脂发生水解反响而变成可溶性的物质；合成洗涤剂等可以降低油脂和水之间的外表张力，发生润湿、乳化

20、和起泡作用而去污。7.硬脂酸甘油酯皂化反响的化学方程式见教科书。硝化甘油的化学式为：8.外表活性剂可以降低油脂和水之间的外表张力，发生润湿、乳化和起泡作用，具有祛除油污、增强吸收、防止干裂、减少摩擦等成效，所以，常常添加到多种日用化学品中。9.29.310.略。11.略。教学资源1.氮肥和磷肥植物生长需要不断从外界摄取各种营养元素，如碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、铜、锰、锌、硼、钼等。前十种元素植物需要量较多，叫大量元素；后面几种元素植物需要量很少，叫微量元素。其中碳、氢、氧可以从空气中的CO2和土壤里的水分获得，除局部地区缺乏个别微量元素外，一般土壤里都供应有余。只是氮、磷、钾三种

21、元素土壤里供应缺乏，而植物生长时需要量又较大。因此，对这三种元素的人工施肥在农业生产上具有重要意义，所以把氮、磷、钾三种元素叫做肥料三要素。1氮肥氮是形成植物细胞里原生质的主要成分蛋白质的重要元素，也是形成核酸和叶绿素的重要元素。因此，要使庄稼生长茂盛，就不能缺少氮元素。绿色植物一般不能从空气里直接摄取它们所需要的氮，也不能从土壤里吸取复杂的含氮的有机物。植物从土壤里摄取的氮主要是铵盐和硝酸盐里的氮。土壤里的氮被植物所吸取，含氮量就会减少。同时，土壤里有些细菌能够使含氮的物质分解，使化合态的氮变为游离态的氮。另外，雨水、河水也会冲洗掉一局部土壤里的氮的化合物。这些作用都会使土壤里含氮量减少。但

22、是，自然界里还有另外一些过程在补充着土壤里减少的氮。例如，动植物的残体腐败的时候，其中含氮的有机化合物在某些细菌的作用下，大局部转化为氨。一局部氨跟土壤里的酸，如碳酸、有机酸等起反响，变成铵盐；一局部氨在硝化细菌的作用下，逐渐氧化为硝酸。生成的硝酸跟土壤里的盐类如碳酸盐起反响变成了硝酸盐。这样，有机物里的氮就转化为铵盐和硝酸盐，回到土壤里，供植物摄取。土壤里的固氮菌和豆科植物的根部根瘤菌能够直接摄取空气里的氮气，把氮气转化为氮的化合物。这也是增加土壤里含氮量的途径之一。自然界里虽然进行着添加土壤里化合态氮的作用，但仍不能满足农业增产、高产的需要，我们必须采取各种方法如施用氮肥、细菌肥料、轮种豆

23、科作物等，来增加土壤里的氮，提高土壤的肥力。氮肥是速效肥料。在用氮肥作追肥时，应考虑作物发育状况，如在开花期，一般作物都需要消耗大量的氮肥，因此必须在开花以前追以足量的氮肥。而在成熟期应防止增施氮肥。还必须指出，氮肥的施用必须跟磷、钾等肥料配合，才能到达增产的目的。氮肥也可以根据它们的化合形态分为：铵态氮肥含铵根的，如硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、氨水，以及较少情况下用的氯化铵；硝酸态氮肥含有硝酸根的，如硝酸钾、硝酸钙；酰胺态氮肥含有CONH2基的，如尿素CONH22；蛋白质态氮肥氮主要以蛋白质形态存在，如厩肥、饼肥等。前两类氮肥能直接供农作物吸收利用，后两类氮肥要分解转化为铵态氮或硝酸态氮后才能

24、产生肥效。现把几种主要氮肥的性质及施用、保存方法列于表4-1中。表4-1一些主要氮肥的性质和施用、保存方法当在土壤中施用硫酸铵时，由于植物吸收NH4+比SO42-快、数量多，最后硫酸根留在土壤里，使土壤的酸性增加，所以，长期施用硫酸铵，会使土壤板结硬化。由于氯化铵中的Cl-会降低烟草的燃烧性，使烟草味道变坏；Cl-也会使薯类的淀粉含量降低，因此NH4Cl不适用于糖类、淀粉作物及烟草等的肥料。硝酸铵既含有硝酸态氮又含有铵态氮，都易被植物吸收，是含氮量较高的氮肥，但NO3-容易流失，特别在水田里施用更易流失。碳酸氢铵跟硫酸铵的肥效相近，因为它不含硫酸根，不会使土壤变酸性。碳酸氢铵容易分解。液氨和氨

25、水也是很好的氮肥。如果施用得法，肥效跟硫酸铵大致相同。但施用时不能跟种子和茎叶接触，防止烧伤。氨水施入土壤后，氨水里的NH4+一局部可被植物直接吸收，另一局部被土壤吸收，然后逐渐供应作物，或在硝化细菌的作用下转变为硝酸根，再被作物吸收。由于在稻田施用氨水能杀死鱼蟹，因此在这种情况下，不宜施用氨水作肥料。尿素是目前含氮量最高的固体氮肥。它不能直接被植物吸收，但在土壤细菌的作用下，尿素转变为碳酸铵后，能被植物吸收。经常施用尿素，对土壤没有不良影响。2磷肥磷肥是植物需要的一种重要的养分。植物细胞的核和原生质里都含有磷的化合物。磷肥能够促进作物根系兴旺，增强抗寒、抗旱能力，还能促进作物提早成熟，穗粒增

26、多，子粒饱满。土壤里有含磷的无机化合物和含磷的有机化合物。含磷的有机化合物存在于动植物残体里，在腐烂的时候，在某些细菌的作用下，经过复杂的分解过程，逐步转化为磷酸。磷酸又跟土壤里的钙如在含石灰质较多的土壤里或铁和铝如在酸性较强的土壤里结合，生成溶解度较小或难溶的磷酸盐。溶解度较小的磷酸盐如磷酸钙和土壤里的酸类作用，也可以逐渐转化为可溶性的磷酸盐而被植物吸收。如果土壤里的磷酸盐以难溶性的磷酸铁或磷酸铝的形态存在，那么转化为可溶性的磷酸盐的作用就更加缓慢。所以磷肥施入土壤后，一般肥效较慢，但肥效比较长。人们每年从田地里收获作物，带走一局部磷，这样就减少了土壤里的磷，影响农作物的生长，所以我们要施用

27、磷肥来提高土壤里的含磷量，以提高农作物的产量和质量。施用磷肥的一个特点是，可溶性磷酸盐可以被土壤里的钙、铁、铝等所固定，变成难溶性磷酸盐，从而降低肥效。为了减少这种固定作用，施磷肥时应该集中穴施，使作物根部跟磷肥接触，以减少磷肥被土壤所固定。表4-2几种主要磷肥的组成和适用范围3复合肥料一种肥料同时含有两种或两种以上的营养元素，这种肥料叫做复合肥料。像硝酸铵、安福粉和磷酸二氢钾等属于复合肥料。目前世界上农田施肥多采用高效的、含有多种营养元素的复合肥料或混合肥料，在我国复合肥料的生产也在不断地开展。2.各种肥料混合施用情况表“表示可以混合施用，“表示不能混合施用，“表示混合后要立即施用，不宜久存

28、摘自山东省土壤肥料研究所编.常用化肥施用技术.农业出版社，19753.盐湖资源开发利用中的化学问题我国盐湖地处内陆偏远地区，又位于3000米以上高寒地带，这里蒸发量大，降水量小，有利于盐卤蒸发成盐，察尔汗盐湖可以日晒光卤石和水氯镁石，冬天最低气温可达-30，是理想的天然冷冻条件。在盐湖资源开发过程中，重视采纳成盐地球化学观点，运用水盐物理化学成就，结合太阳池技术，最大限度利用自然能处理盐卤，用计算机程序控制工艺，别离一般盐类，使硼和锂等在浓缩卤水中富集。在重视浓盐溶液介稳相化学和低温相化学研究根底上，开展从不同类型盐湖中别离提取各种盐类新工艺、新技术和新产品的研究，建立起结合我国实际情况，简单

29、易行，经济合理的盐湖资源综合利用模式。我国盐湖化学类型齐全，有氯化物、碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐和硝酸盐五大类型。盐类矿物种类近70种，其中工业矿物20余种。针对我国不同地区，不同化学类型的盐湖，开展具有中国特色的盐类别离、提取、加工和高值化过程中的新工艺、新技术和新产品的研究正在受到重视。结合我国某些盐湖资源的沉积特点，储量大，品位低，如大、小柴旦盐湖硼酸盐沉积和内蒙盐湖天然碱沉积中就伴生大量的食盐和芒硝等一般盐类沉积。探索这些低品位盐类矿物别离提取的新途径和新工艺，系统地开展综合矿物化学的某些根底研究是我国盐湖化学的一个研究方向。在盐湖资源开发利用过程中重视对某些大宗初级产品，如水氯镁石等在其

30、他矿产加工处理过程中的开拓性应用研究也日益受到重视。摘编自国家自然科学基金委员会.无机化学.科学出版社，19944.常用农药化学农药是指用来杀灭有害生物以及调节植物生长的化学物质。按照防治对象可以分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀螨剂、杀鼠剂、杀线虫剂、植物生长调节剂等见表4-3。迄今为止，在世界各国注册的农药品种已有1500多种，大量使用的有500余种、年产量以有效成分计约为200104t。农药的使用是保证农牧业增产的根本手段。据联合国粮农组织FAO估计，全世界每年因病、虫、草害损失粮食达35%、损失棉花达33.8%。农药的使用起码可挽回损失30%40%，其他方法，诸如生物防治、物理防治等都不能

31、代替化学农药，而且未来相当长的时间内，农牧业的生命力，在一定程度上仍将依赖化学农药的广泛使用。表4-3化学农药的分类与常用农药品种摘编自刘兆荣等编.环境化学教程.化学工业出版社，20225.有机磷酸酯类杀虫剂有机磷酸酯类杀虫剂是第二次世界大战后开始开展的一类杀虫剂，这类杀虫剂已有六十余年的历史，是开展速度最快的一类药剂。据统计，全世界已有300400种原药，其中大量生产并广泛使用的根本品种近10种，占整个杀虫剂根本品种的70%；加工品种可达10000余种。目前已开展成为品种最多的一类杀虫剂。国内至今也有数十个品种正在研制或已投入生产。由于这类杀虫剂具有品种多、药效高、用途广等优点，因此在目前使

32、用的杀虫剂中占有极其重要的地位。根据化学结构，有机磷杀虫剂主要可分成以下四类：1磷酸酯通式：例如：久效磷、敌敌畏等。2一硫代磷酸酯硫逐磷酸酯通式：例如：对硫磷一六五。硫赶磷酸酯通式：例如：内吸磷一五九。3二硫代磷酸酯通式：例如：马拉硫磷。4膦酸酯通式：例如：敌百虫。5磷酰胺、硫代磷酰胺磷酰胺通式：硫代磷酰胺通式：例如：甲胺磷、乙酰甲胺磷。理化性质有机磷原药多为油状液体，少数为固体，工业品杂质多，一般气味较大，颜色略深。比重一般比水稍重。沸点除少数例外，一般很高；在常温下蒸气压都是很低的，但不同品种的有机磷农药挥发度差异很大，敌敌畏挥发度大20时，蒸气压为1.210-2毫米汞柱，挥发度为145m

33、g/m3，而敌百虫那么相反，它在30时蒸气压为410-5毫米汞柱，挥发度极小，为0.11mg/m3，因此前者可以作为熏蒸剂，利用其熏蒸作用来消灭害虫，但后者那么不能作为熏蒸剂使用。有机磷农药大多数不溶于水或微溶于水，而溶于一般有机溶剂，但也有的在水中有较大溶解度，如敌百虫、乐果、甲胺磷、磷胺等。由于有机磷农药大都是一些磷酸酯或酰胺，这些化合物容易和水发生水解反响而分解，变为无毒的化合物，一般在碱性介质中更易于水解。水解方式与酯的类型、溶剂、pH范围以及催化物质有关，了解这一特性有利于按照实际应用的要求制成适用的产品。此外，在农药混配时也必须考虑这一理化性质。药效高、作用方式多种多样有机磷杀虫剂

34、一般对虫、螨均有较高的防治效果。通常对害虫的毒力仅次于人工合成的除虫菊酯，而高于有机氯、高于或等于氨基甲酸酯类杀虫剂。另外大多数有机磷杀虫剂兼具多种杀虫作用方式，故杀虫范围广，但因不同品种而异，即使同一品种的多种杀虫作用方式也有主次之分，如对硫磷以触杀为主，敌百虫以胃毒为主，内吸磷以内吸作用为主，但这也并非是绝对的，还可因虫种而异。有些有机磷品种具有强的选择性，仅对某些害虫种类有效，尤其是内吸性农药，可通过内吸杀虫作用，对天敌伤害小，有利于保护害虫天敌，使化学防治与生物防治能更好地协调起来。在生物体内易于降解为无毒体从毒性来看，有机磷农药在生物体内能够变成磷酸化合物，对人、畜无毒，这是它的优点

35、。但有不少品种对哺乳动物急性毒性较大，它们的作用机理对哺乳动物及对害虫没有本质上的差异。而现已有了一些较近乎无毒的化合物，相当一局部是杀虫效果高而对人、畜毒性低的品种，如马拉硫磷、杀螟松、灭蚜松、敌百虫、乙酰甲胺磷、双硫磷等。对植物来说，有机磷杀虫剂在一般使用浓度下不致引起对植物的药害，只有个别药剂对某些作物会发生药害，例如敌百虫、敌敌畏对高粱很敏感，在较低浓度下，也会引起严重药害发生。残效期有机磷农药一般的残效期比之有机氯杀虫剂为短。因品种不同，差异甚大，有的施药后数小时至23天完全分解失效，如辛硫磷、敌敌畏等。也有的品种因植物的内吸作用可维持较长时间的药效，有的甚至能达12个月以上，如甲拌

36、磷。由于残效期有长有短，为合理选用适当品种提供了有利条件。结合残留毒性考虑，在使用上，一般食用作物或特种经济作物如蔬菜、茶、菸、桑上施药，可选择残效期短的，在棉、麻未结果的果树上施药，可选择残效期长的。作用机制有机磷杀虫剂表现的杀虫性能和对人、畜、家禽、鱼类等的毒害，主要由于抑制体内神经组织中的“乙酰胆碱酯酶AChE或“胆碱酯酶ChE的活性而破坏了正常的神经冲动传导，引起了一系列急性中毒病症，直至死亡。6.氨基甲酸酯类杀虫剂100多年前，人们已了解医药上使用的毒扁豆碱是一种氨基甲酸酯。这一种氨基甲酸酯只对高等动物有毒而没有杀虫效力。氨基甲酸酯类杀虫剂和有机磷杀虫剂是属于两种不同类型的化合物，但

37、同是强力的胆碱酯酶活性抑制剂。一系列试验说明，毒扁豆碱之所以不能杀虫，因为它是离子化合物缺乏脂溶性而不能渗入昆虫体内神经组织。这个结论为合成氨基甲酸酯类杀虫剂提供了科学依据，促进了这一类杀虫剂的开展。氨基甲酸酯杀虫剂是一类高效低毒的杀虫剂，正在迅速开展。氨基甲酸酯类杀虫剂在杀虫效果和毒杀机制方面有如下的特点：1杀虫范围不如有机磷、有机氯药剂那样广，一般不能用以防治螨类和介壳虫类，但能有效地防治叶蝉、飞虱、蓟马、棉蚜、棉铃虫、棉红铃虫、玉米螟以及对有机磷和有机氯类药剂产生抗药性的一些害虫，有些品种如呋喃丹还具有内吸作用，可以防治螟虫类及稻瘿蚊等害虫。对鱼类比较平安，但对蜜蜂具有较高毒性；对人畜的

38、毒性都比较小呋喃丹口服毒性大，而皮肤接触毒性小。2氨基甲酸酯类杀虫剂的分子结构与毒性有密切关系。分子结构不同的氨基甲酸酯杀虫剂其毒效和防治对象有很大差异。例如：西维因是含有萘环的氨基甲酸酯，可以有效地防治棉铃虫、斜纹夜蛾、粘虫、棉叶蝉、棉蓟马、棉蚜、稻纵卷叶虫、黄条跳及多种鳞翅目害虫，但不能防螨类和介壳虫；呋喃丹是含有苯并呋喃的氨基甲酸酯，具有内吸性，可以有效防治三化螟、二化螟、飞虱、叶蝉、稻苞虫、粘虫、蓟马、稻瘿蚊、稻象、蚜虫、线虫等效果很好，但对螨类、潜叶虫、介壳虫等效果很差；速灭威是苯环上含间甲基的氨基甲酸酯；叶蝉散是苯环上含邻异丙基的氨基甲酸酯。速灭威和叶蝉散对叶蝉和飞虱有速效，但对另

39、一些害虫的效果较差甚至无效。这都说明氨基甲酸酯类杀虫剂具有高度的选择性。苯环上的取代基x是烃基的，以甲基CH3、乙基C2H5、异丙基、位于邻位或间位的化合物对害虫的毒性最强，而位于对位的化合物毒性都比较低。苯环上连接氯原子化合物，如害扑威对叶蝉、飞虱、蚜虫、粉虱及鳞翅目初龄幼虫均有速效，但药效期短，而对蓟马的毒性那么比苯环上接烃基的要小一些，在这一系列的化合物中，仍以氯原子接在苯环上间位和邻位的比接在对位的毒性强。3用氨基甲酸酯类药剂与有机磷杀虫剂混合后处理昆虫，所产生的毒效一般不会超过两者单独使用毒性之和，说明在这种情况下，没有互相增效作用。在另一些情况下，某些氨基甲酸酯类药剂的存在，反而出

40、现减低有机磷作用于胆碱酯酶不可逆反响的程度，因为胆碱酯酶的作用部位被氨基甲酸酯分子占据后出现竞争性的结果。另一些氨基甲酸酯药剂对脂肪族酯酶具有选择性抑制作用，而脂肪族酯酶又是有机磷药剂如马拉硫磷进行解毒代谢的主要水解酶，因而这些氨基甲酸酯药剂对有机磷药剂产生增效作用。目前已发现除虫菊素的增效剂如芝麻素、氧化胡椒基丁醚对氨基甲酸酯也有显著的增效作用，因为这些增效剂能够破坏虫体对氨基甲酸酯类杀虫剂的解毒代谢机能。4氨基甲酸酯类药剂发挥毒效作用，需要在昆虫体内完整的突触处反射弧进行，作用部位集中于胸部神经节的运动神经。有人认为氨基甲酸酯类杀虫剂作用于神经节内或末梢。5大局部氨基甲酸酯类比有机磷杀虫剂

41、毒性低，很多有机磷杀虫剂能使中毒病人、试验动物鼠、鸡等产生行动失调病症。但氨基甲酸酯类杀虫剂对鼠和狗即使口投较高剂量或重复给予较高剂量，也不出现中毒病症。胆碱酯酶复活剂氯磷定等对很多有机磷药剂中毒的病人或试验动物体内的“磷酰化酶能使之复活，但对氨基甲酸酯类杀虫剂的中毒无疗效，反而产生不良的副作用，而阿托品仍表现有良好的拮抗作用。这一点说明了氨基甲酸酯类杀虫剂的毒理有其特殊性。摘编自华南农学院.植物化学保护.农业出版社，19847.农药的性质与残留农药一般对人、畜或多或少都具有一定毒性，但是一些化学性质不稳定的农药，如在水溶液中容易水解失效；或暴露在作物或田间易被光照、氧化而引起分解；或在植物体

42、内易被酶系降解而消失毒性；或在土壤中易被微生物分解等等，它们的残留毒性问题就不突出。一些化学性质稳定而且毒性大的农药，它们的残毒问题就较严重。例如含铅、汞等重金属元素的有机或无机农药，由于经代谢或分解后，这些元素依然存在于作物或土壤、水质等自然环境中，它们本身对人、畜又有一定的毒害，因而大量地或持久地使用后就能造成污染，产生严重的残毒问题。国外八大公害事件中，日本的“水俣病事件就是由于含汞废水污染鱼、蚌等水产品而引起。1959年日本熊本大学从病死者尸体、鱼体、污水中发现了有毒的甲基汞，才揭开了水俣病的秘密。水俣病虽然是由于工厂排出的含汞废水污染了环境和食物所引起的，但也说明了汞残毒问题的严重性

43、。同时，一些含汞农药例如西力生、赛力散等，由于施用不当污染了作物，引起人们群体的慢性毒害。目前国外很多国家禁止喷洒使用汞制剂农药，我国也已禁用。滴滴涕、六六六等有机氯杀虫剂也因为性质较稳定，同时脂溶性大，容易在人、畜体内积累，列入高残留品种。同种农药不同异构体也由于性质不同可以表现出不同程度的残留毒性。工业六六六主要的四种异构体甲、乙、丙、丁中，只有丙体具有优越的杀虫作用。但在生物体内积累能力以乙体最强，甲体次之，丙体被分解解毒较快，所以如生产高丙体六六六制剂，它的残毒问题就不象普通六六六制剂那样突出了。含铅、砷、铜、汞等农药在土中半衰期为1030年，有机氯农药为24年，而有机磷农药只有数周至

44、数月，氨基甲酸酯类仅14周，故引起残毒的可能性就少得多，当然这也不能排除其中个别品种由于性质特殊也可能会出现残毒问题。有些农药性质虽不十分稳定，但对高等动物却有异常的生理效应，也会有残毒问题。例如除草剂中的2，4，5-T，它在土壤中的半衰期为5个月左右，由于制剂中含有微量的氯化二因物质，它对动物有致畸作用，因而已被禁用。8.农药残留的控制1农药的合理使用如何根据现有的农药性质，病虫杂草的发生开展规律，辩证地加以合理使用，以最少的用量获得最大的防治效果，既能经济用药，又能减少对环境的污染。内容主要有：有的放矢使用农药，不但要用得准做到对症下药，又要用得策略掌握住用药的关键时刻与最有效的施药方法等

45、。注意用药的浓度与用量，掌握正确的施药量。提高药效降低用量。例如改进农药的性能，尤其与外表活性剂使用改善药液的展着性能，提高施药性质与改进施药工具的效能等等。这些措施均可提高对病虫的防治效果，降低用量或减少用药次数，间接地减少了农药的污染。合理混用农药。合理调配农药，即农药销售部门可根据各地病虫的发生情况，科学地作出农药的合理调配，这样也可防止乱用减少污染。尤其对某种农药已发生污染的地区或害虫已产生抗药性的地区，应严格控制，防止再调入这些农药以免加重污染。应该指出，现有的农药的合理使用是预防农药污染的积极措施，做好病虫、农药知识的普及工作，使广阔农民正确掌握农药的使用，对减少农药的污染具有重要

46、的意义。2农药的平安使用制订一些平安用药的规章制度也是防止产生农药残毒非常重要的措施。它的内容归纳起来有下述几个方面：通过对作物、食品、自然环境中农药残留情况的普查，通过农药对人、畜慢性毒性的研究制订出农药的允许应用范围。一些农药在某些地区使用假设干年后，通过普查，了解是否对当地环境、作物、食品、水产、特产诸方面造成的污染，并制定今后的用药方针，是控制农药污染的一个重要环节。这项工作如能及早地、系统地进行，对控制农药的污染的发生更有积极的意义。了解农药对人畜生理的毒害特点，制订各种农药的每日允许摄入量简写为ADI，并根据人们的取食习惯，制订出各种作物与食品中的农药最大残留允许量。各种农药的每日

47、允许摄入量是根据当前该农药对动物生理的影响，包括对下一代的影响的全部的知识而制定的，在一生当中每日摄入该种剂量不会有明显的毒害。ADI是以每公斤体重摄入药物的毫克数来表示毫克/公斤。最大残留允许量是指按适宜的施药方法规定的供消费食品中可允许的农药残留浓度。它是一种从食品卫生保健角度考虑，防止农药残毒的平安措施。一种农药的最大残留允许量可以从该种农药的ADI值推算而得。某种食品中某一农药残留的允许含量标准是有法律意义的，它根据医学科研单位提出的允许含量，考虑到农业、经济、外贸、政治等多方面的因素而制订的，并经过国务院有关部门共同批准后实施。在联合国粮农组织FAO设有农药委员会农药残留工作部。在世界卫生组织WHO也设有农药残留专家委员会。以及由FAO/WHO联合组成的农药残留委员会和FAO/WHO食品规格委员会等机构。他们定期讨论制订各种农药的ADI值、最大残留允许量等，推荐给各国参考采用。了解农药在作物上的消失、残留、代谢动态制订出施药的平安等待期，即最后一次施药离作物收割的间隔天数，常称平安间隔期。这一措施就是在一种农药大面积推广应用之前，通过试验摸清它在作物上的吸收、运转、氧化、降解等代谢动态以及原始吸收量和沉积量在自然环境中的消失动态，根据研究结果，并考虑它对人畜生理毒害等特点制订出平安用药必需的间隔天数。由于我国幅员广阔，各地气候条件相差悬