化学与技术发展.ppt
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1、高中化学新人教版选修2系列课件化学与技术 第四单元化学与技术的发展教学目标教学目标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。1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发展中的作用。2、了解我国精细化工的发展现状。第一课时使用化肥是保障农业增产的重要措施,它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害虫,消灭与
2、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。面,农药也同样做出了贡献。氮氮肥肥:尿尿素素NHNH(COCO)2 2、碳碳酸酸氢氢铵铵、硫硫酸酸铵铵、硝硝酸酸铵铵等等磷磷肥肥:过过磷磷酸酸钙钙(CaCa(H H2 2POPO4 4)2 2HH2 2OO、CaSOCaSO4 4)原原料:料:CaCa5 5(POPO4 4)3 3F F;钙钙镁镁磷磷肥肥(CaCa2
3、2(POPO4 4)3 3 、MgMg2 2(POPO4 4)3 3);钢钢渣渣磷磷肥肥 钾钾肥肥:草草木木灰灰、氯氯酸酸钾钾、硫硫酸酸钾钾、硝硝酸酸钾钾等等产产自自固固态钾盐矿、液态钾盐卤、工农业含钾的副产品和肥料。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思考与交流思考与交流:化肥为农作物补充那几种元素?分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。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。一、化肥为农作物补充必要的营养元素。1 1、钾钾石石盐盐矿矿是是生生产产钾钾盐盐的的主主要要资资源源。其其主主要要成成分分为为氯
4、氯化化钠钠和和氯氯化化钾钾工工业业上上通通常常采采用用溶溶解解结结晶晶法法方方法法得得到到氯氯化化钾钾。想想一一想想这这是是利利用用了什么原理了什么原理?2 2察察尔尔汗汗盐盐湖湖的的百百万万吨吨钾钾肥肥工工程程成成为为我我国国西西部部开开发发的的标标志志性性工工程程,请请你你查查阅阅有有关关资资料料,分分析析当当地地的的自自然然条条件件给给钾钾盐盐生生产产带带求求了了哪哪些些有有利和不利因素?利和不利因素?提示:氯化钠溶解度随温度变化不大;氯化提示: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钾溶解度随温度变化较大 察察尔尔汗汗盐盐湖湖位位于于柴柴达达木木盆盆地地中中南南部部。海海
5、拔拔26702670米米,南南距距格格尔尔木木约约6060公公里里,北北距距大大柴柴旦旦110110多多公公里里。南南北北宽宽4040多多公公里里,东东西西长长140140多多公公里里,总总面面积积为为58005800多多平平方方公公里里。它它是是柴柴达达木木四四大大盐盐湖湖中中面面积积最最大大、储储量量最最丰丰的的一一个个,也也是是我我国国最最大大的的天天然然盐盐湖湖,在在世世界界排排名名第第二二。察察尔尔汗汗盐盐湖湖,是是一一个个以以钾钾盐盐为为主主,伴伴生生有有镁镁、钠钠、锂锂、硼硼、碘碘等等多多种种矿矿产产的的大大型型内内陆陆综综合合性性盐盐湖湖。它它有有着着极极为为丰丰富富的的钾钾镁
6、镁盐盐资资源源,其其储储量量达达500500亿亿吨吨,是我国钾镁盐的主要产地是我国钾镁盐的主要产地。方案方案1 1、利用硝酸钠矿藏、利用硝酸钠矿藏 18091809年年在在南南美美洲洲的的智智利利发发现现了了个个很很大大的的硝硝酸酸钠钠矿矿(称称为为智智刮刮硝硝石石)、18801880年年以以后后硝硝石石工工业业发发展展迅迅速速每每年年由由于于硝硝石石出出口口所所获获得得的的税税收收成成为为智智利利政政府府的的主主要要财财政政来来源源 直直至至120120世世纪纪初初。由由硝硝石石提提供世界上供世界上50%50%氮肥。氮肥。方案方案2 2、电弧法高温固定氮电弧法高温固定氮 人人们们效效仿仿自自
7、然然界界雷雷电电作作用用。使使氮氮氧氧化化后后被被雨雨水水带带到到地地表表的的过过程程,采采用用人人工工电电弧弧所所产产的的高高温温将将空空气气加加热热到到30003000以以上上。这这时时空空气气中中的的氮氮就就有有少少量量与与氧氧化化合合生生成成氮氮的的氧氧化化物物,然然后后迅迅连连用用水水或或石石灰灰乳乳吸吸收收制制造造硝硝酸酸或或硝硝酸酸钙钙,利利用用这这种种方方法法可可得得到到质质量量分分数数约约为为30%30%的的硝硝酸或硝酸钙;每度酸或硝酸钙;每度(kWh)(kWh)电可产生电可产生7070克硝酸。克硝酸。方案方案3 3、炼焦副产氮肥、炼焦副产氮肥 1919世世纪纪初初炼炼焦焦工
8、工业业已已经经兴兴起起,煤煤中中含含有有1%-3%1%-3%的的含含氮氮化化合合物物在在炼炼焦焦或或其其他他煤煤的的气气化化过过程程中中约约有有20%20%的的合合氮氮化化合合物物转转变变成成氨氨,并并与与水水分分一一起起冷冷凝凝成成氨氨水水、人人们们就就用用硫硫酸酸中中和和稀稀氨氨水水制制造造硫硫酸酸铵铵。这这种种工工艺艺逐逐渐渐取取代代硝硝石石在在氮氮肥肥中中的的地地位位至至今今硫硫酸酸铵铵仍仍然然是是炼炼焦焦厂厂的一项重要副产品。的一项重要副产品。下列是几种补充土壤氮肥的方案请你试着分析和评价下列是几种补充土壤氮肥的方案请你试着分析和评价尿素是一种铵态氮肥,工业上生产尿素的化学反应是:C
9、O2+2NH3CO(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.COB.石脑油(C5H12,C6H14)C.CH4D.焦炭作出这种选择的理由:。解析:根据反应:N2+3H22NH3和CO2+2NH3CO(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)C
10、5H12+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全国单套最大的尿素生产装置1、氨的催化氧化PtRh4NH3+5O2=4NO+6H2O800C2、一氧化氮的氧化:2NO+O2=2NO23、二氧化氮的吸收:3NO2+H2O=2HNO3+NO4、HNO3+NH3=NH4NO3 某合成氨厂的日产氨能力为某合成氨厂的日产氨能力为30吨,现以氨为原料生产吨,现以氨为原料生产硝酸,若硝酸车间的原料转化率为硝酸,若硝酸车间的原料转化率为92%,氨被吸收为,氨被吸收为NH4NO3的转化率为的转
11、化率为98%,求硝酸车间日产硝酸多少吨,求硝酸车间日产硝酸多少吨才合理?才合理?解析: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NH4NO3NH3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
12、第二,氨氧化制硝酸中,其关系式如下:第二,氨氧化制硝酸中,其关系式如下:4NH4NH3 35O5O2 2 4NO4NO6H6H2 2O O2NO2NOO O2 22NO2NO2 23NO3NO2 2H H2 2O O2HNO2HNO3 3NONO此反应中此反应中NONO是被循环利用的,即是被循环利用的,即NONO又被氧化成又被氧化成NONO2 2,再与水作用生,再与水作用生成成HNOHNO3 3,因此,因此NONO2 2与水反应的化学方程式应为:与水反应的化学方程式应为:4NO4NO2 22H2H2 2O OO O2 24HNO4HNO3 3,所以氨氧化制硝酸的关系式如下:,所以氨氧化制硝酸的
13、关系式如下:NHNH3 3-NO-NO-NO-NO2 2-HNO-HNO3 3(NH(NH3 3全部转化成全部转化成HNOHNO3 3)第三,在实际生产过程中,氨不可能第三,在实际生产过程中,氨不可能100100被氧化生成被氧化生成HNOHNO3 3,也,也不可能不可能100100被被HNOHNO3 3吸收生成硝酸铵,题给条件是吸收生成硝酸铵,题给条件是NHNH3 3转化为硝酸的转化为硝酸的转化率为转化率为9292,氨被硝酸吸收的吸收率为,氨被硝酸吸收的吸收率为9898,在数量关系上,我,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们必须掌握住一条原则,代入化学方程
14、式的量必须是纯量设日产HNOHNO3 3的质量为的质量为x x,NHNH3 3用于生产用于生产HNOHNO3 3的质量为的质量为y y由各步反应方程式得由各步反应方程式得氨氧化制氨氧化制HNOHNO3 3的关系为:的关系为:答案:硝酸车间日生产能力为答案:硝酸车间日生产能力为52.76 t52.76 t才合理才合理查查阅阅有有关关资资料料,了了解解我我国国化化肥肥生生产产是是否否满满足足农农业业生生产产的的需需要要;氮氮磷磷钾钾生生产产结结构构是是否否合合理理?针针对对目目前前的的状状况况提提出出你你的的建议建议。玻璃微肥玻璃微肥 农作物生长除了需要氮、磷、钾等大量元素外还需农作物生长除了需要
15、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,废破璃、粉煤灰、炼钢炉
16、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。等特点在充分利用固体废弃物方面更具有化势。交交流流:自自己己得得到到的的有有关关农农药药与与农农作作物物的的关关系,农药的发展变化情况。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世界上因病害、虫害和草害所造成的粮食减产约占产量的的30%-40%30%-40%,化学防治在综合防治中占有重要的地位,为,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,需寻找高效、
17、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。要不断的研究发现新物质来解决这些问题。1 1、杀虫剂与虫害的防治、杀虫剂与虫害的防治阅阅读读与与思思考考:第第1 1、2 2自自然然段段总总结结防防治治虫虫害害的的方方法法有有哪哪些些?人人们们为为寻寻找找高高效效、低低毒毒、低低残残留留的的农农药药经经历历了了哪哪些些过过程程?与农药有关的元素在周期表的什么位置?与农药有关的元素在周期表的什么位置?天天然然物物质质防防治治虫虫害害(如如燃燃烧烧艾艾嵩嵩、烟烟草草等等)化化学学方方法法防防治治虫虫害(含砷、硫的无机物害(含砷、硫的无机物含氟、氯的有机物含氟、氯的有机物
18、含磷有机物)。含磷有机物)。第第一一代代农农药药:天天然然产产物物和和无无机机物物;第第二二代代农农药药:有有机机氯氯类类、有有机机磷磷类类、氨氨基基甲甲酸酸酯酯类类;第第三三代代农农药药:拟拟除除虫虫菊菊酯酯、特特异异性性农农药药。周周期表右上角,非金属区期表右上角,非金属区。拟拟除除虫虫菊菊酯酯:指指一一类类结结构构或或生生物物活活性性类类似似天天然然除除虫虫菊菊酯酯的的仿仿生生农农药药,是是在在仿仿造造天天然然除除虫虫菊菊花花有有效效成成分分及及其其化化学学结结构构的的基基础础上上发发展展起起来来的的高高效效、安安全全新新型型杀杀虫剂。虫剂。70年年代代后后以以研研究究从从天天然然除除虫
19、虫菊菊科科植植物物中中提提取取的的除除虫虫菊菊酯酯杀杀虫虫剂剂为为契契机机,开开始始了了天天然然源源农农药药的的研研究究,人人们们不不但但实实现现了了它它的的合合成成,又又以以它它为为先先导导结结构构进进行行了了仿仿生生合合成成,已已知知制制出出的的多多种种拟拟除除虫虫菊菊酯酯类类农农药药的的杀杀虫虫效效果果甚甚至至大大于于过过去去的的某某些些农农药药数数倍倍到到数数十十倍倍,而而且且是是低低毒毒、用用量量少少、低低残残留留农农药药。此此外外,科科学学家家们们不不但但研研制制出出昆昆虫虫绝绝育育剂剂、驱驱避避剂剂等等药药物物,而而且且还还从从昆昆虫虫体体内内分分离离出出多多种种包包括括性性、食
20、食物物及及产产卵卵的的引引诱诱剂剂。极极少少量量这这类类药药物物,在在诱诱捕捕阱阱的的配配合合下下,一一次次可可捕捕杀杀大大量量害害虫虫。近近年年来来出出现现一一些些作作用用机机理理特特殊殊的的农农药药如如:1996年年投投入入市市场场的的“新新奇奇农农药药商商品品”是是第第一一个个植植物物活活化化剂剂或或称称植植物物引引发发剂剂,它它本本身身并并无无抑抑菌菌和和其其它它生生物物活活性性,施施用用后后却却能能使使植植物物体体内内获获得得内内吸吸性性抗抗性性(简简称称SAR),以以抵抵御御真真菌菌性性病病毒毒侵侵入入。又又如如昆昆虫虫甲甲壳壳素素抑抑制制剂剂氟氟铃铃脲脲能能通通过过抑抑制制形形成
21、成昆昆虫虫壳壳体体的的甲甲壳壳素素的的生生成成来来杀杀死死害害虫虫,但但它它却却是是对对环环境境高高度度安安全全的的,为为此此它它和和另另外外两两种种农农药药即即:除除草草剂剂二二氟氟吡吡隆隆和和昆虫生长调节剂双苯酰肼共同获美国总统绿色化学奖。昆虫生长调节剂双苯酰肼共同获美国总统绿色化学奖。在在自自然然界界中中,由由真真菌菌引引起起的的植植物物病病害害占占植植物物病病害害总总数数的的80以以上上,1845年年前前后后,一一种种由由霉霉菌菌导导致致的的马马铃铃薯薯晚晚疫疫病病在在欧欧洲洲大大泛泛滥滥。这这种种病病以以飞飞快快的的速速度度传传播播着着,使使欧欧洲洲 56的的马马铃铃薯薯被被毁毁坏坏
22、。那那时时欧欧洲洲人人以以马马铃铃薯薯为为主主要要粮粮食食,马马铃铃薯薯晚晚疫疫病病致致使使北北爱爱尔尔兰兰的的800万万居居民民处处于于饥饥荒荒之之中中,100万万人人被被饿饿死死,或或因因身身体体虚虚弱弱生生病病而而死死。1879年年,葡葡萄萄霜霜霉霉病病在在法法国国的的葡葡萄萄园园中中大大流流行行,这这也也是是由由霉霉菌菌引引起起的的病病害害,它它严严重重毁毁坏坏了了法法国国各各地地的的葡葡萄萄园园,使使誉誉满满世世界界的的法法国国的的葡萄酒酿造业一度陷于停顿。葡萄酒酿造业一度陷于停顿。波波尔尔多多液液是是最最早早的的保保护护性性杀杀菌菌剂剂之之一一,是是一一种种广广谱谱无无机机杀杀菌菌
23、剂剂,是是由由硫硫酸酸铜铜和和石石灰灰乳乳混混合合而而成成的的一一种种天天蓝蓝色色胶胶状状悬悬浮浮液液。杀杀菌菌的的主主要要成成分分是是碱碱性性硫硫栈栈铜铜,粘粘着着力力强强,药药液液喷喷在在植植物物表表面面可可形形成成一一层层薄薄膜膜,不不易易被被雨雨水水冲冲刷刷,残残效效期期长长。而而内内吸吸性性杀杀菌菌剂剂能能渗渗入入植植物物组组织织或或被被植植物物吸吸收收并并在在植植物物体体内内传传导导。多多数数为为单单向向向向顶顶传传导导,而而少少数数药药剂剂可可以以双双向向传传导导。这这类类内内吸吸性性杀杀菌菌剂剂保保护护植植物物免免受受病病菌菌侵侵害害,并并抑抑制已经侵入植物组织的病菌生长,或者
24、使植物免受病害。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
25、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。在在农农田田滋滋生生的的杂杂草草,会会与与作作物物和和栽栽培培植植物物争争光光照照和和CO2CO2,争争土土壤壤水水分分、养养料料和和肥肥料料,争争夺生存空间,降低土壤温度,影响作物生长。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;传统方法缺点:费时、费事;化化学学除除草草剂剂优优点点
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