1、选修选修 2 知识纲要与发散思维训练知识纲要与发散思维训练 第四章化学与技术的发展第四章化学与技术的发展 一、一、化肥化肥与与农药农药 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贡贡献， 两者都是体现化学在农业生产中广泛应用的典型实例。化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业的发展。农业上化肥的过量施用和水土流失，加上日常 生活中含磷洗涤剂的使用，会造成近海和湖泊中的水体富营养化。水体中植物营养素的增加使 藻类和其他浮游生物大量繁殖，使水中溶解氧急剧减少
2、，导致鱼类大量死亡，产生“赤潮”或 “永华”现象。农药的大量使用，一方面也会造成水体污染，另一方面会通过食物链危害人体 健康。 【知识纲要】【知识纲要】 要点 1. 常见化肥 化肥 生产原理 特点和用途 实例 氮肥 CO22NH3= 加热 加压 CO(NH2)2H2O NH3HNO3=NH4NO3 NH3CO2H2O= 加压 NH4HCO3 氮是形成蛋白质、 核酸、叶绿素的重 要元素；氮肥是速 效肥料，使庄稼生 长茂盛，与磷肥、 钾肥配合，能达到 增产的目的 CO(NH2)2(尿素)、 NH4NO3、NH4HCO3、 (NH4)2SO4、 NH3H2O 等 磷肥 氟磷矿石与硫酸、磷 酸反应，如
3、 2Ca5(PO4)3F 7H2SO4= H2O 3Ca(H2PO4)27CaSO4 2HF 磷肥能促进作物根 系发达，增强抗寒、 抗旱能力，能促进 作物提早成熟，穗 粒增多，子粒饱满 重过磷酸钙(重 钙)，主要成分为 Ca(H2PO4)2；过磷 酸钙(普钙)， 主要 成分为 Ca(H2PO4)2H2O 和 CaSO4；钙镁磷肥， 主要成分为 Ca3(PO4)2和 Mg3(PO4)2 钾肥 从固态钾盐矿、液态 钾盐卤以及工农业含 钾的副产品和废料中 获取；烧制草木灰获 取 易溶于水，易被吸 收，能促进作物生 长、增强抗病虫害 和抗倒伏能力 KCl、K2SO4、K2CO3 复合肥料 2NH3 H
4、3PO4=(NH4)2HPO4； NH3 H3PO4=NH4H2PO4； 将单 一肥料按一定比例配 合 能同时均匀地供给 作物几种养分，充 分发挥营养元素间 的相互作用，有效 成分高，还能根据 实际需要专门加工 配制 KNO3、 （NH4）2HPO4 NH4H2PO4 微量元素肥料 选用废玻璃、 粉煤灰、 炼炉渣和矿石等为原 料，将作物所需的微 量元素固定在玻璃细 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 不易被雨水冲洗， 肥效时间长，不污 染环境，充分利用 固体废弃物 锰肥、 硼肥、 铜肥、 锌肥、铁肥等 要点 2. 农药 (1)分类 （2）农药对土壤和环境造成的
5、不良影响：对农产品造成污染，危及食品安全； 对环境造成严重污染， 危及人类身体健康和生命安全； 破坏生物链， 影响生态平衡。 【典例分析】【典例分析】 例题 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 答案答案 解析解析 B 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营养元素（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 变式练习 1. 在蔬菜生长过程中，常喷洒农药防治病虫害。据研究，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
6、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 答案答案 解析解析 A 纯碱即 Na2CO3，溶于水 CO3 2水解使溶液呈碱性，能更好地降低农药毒 性 例题 2 硫酸铵是农村常用的一种铵态氮肥。试回答下列问题： (1)某硫酸铵肥料，实验测得氮的质量分数为 20%，这种样品中可能混有（ ） A碳酸氢铵 B硝酸铵 C氯化铵 D磷酸氢二铵 (2)下列物质不能跟硫酸铵肥料混合施用的是（ ） A碳酸氢铵 B草木灰 C过磷酸钙 D氯化钾 (3)次施用化肥过多会使植物变得枯萎发黄，俗称“烧苗” ，其原因是（ ） A.根细胞从土壤中吸收的养
7、分过多 B根细胞不能从土壤中吸水 C根系不能将水向上运输 D根系加速了呼吸作用，释放的能量过多 答案答案 解析解析 (1) A (2)B (3)B (1)含氮量为 21.2%20%，则必定含有含氮量比 20%小的 一种化肥，经计算只有 NH4HCO3含氮量低于 20%。(2)硫酸 铵为铵态氮肥，这种肥料不能跟碱性物质混合使用，因 易产生挥发物质氨气，降低肥效，而草木灰的主要成分 是 K2CO3，水解显碱性。(3)当使用化肥过多时，根细胞不 能从土壤中吸水而发黄 变式练习 2. 氮、磷、钾是植物生长的重要营养元素。洗衣粉中如加入由磷酸脱水 制得的多磷酸的钠盐作配料，虽能在洗衣时起软化水的作用，但
8、使用此类洗衣粉会 造成水质污染。 (1)试简述污染水质的原因_。 (2)某种无磷洗衣粉中加入了硅酸钠作配料，试说明这种配料的有关性质与作用 _。 (3)N、P、K 是以_状态被植物吸收的，试简述 N、P、K 被植物根细胞吸 收的原因及过程 _。 答案答案 解析解析 (1)洗衣粉废水中含有较多磷酸盐，流入江 河中形成富磷的“肥水”，水生植物繁殖、 生长过快，从而使水体缺 O2造成水质污染 (2)Na2SiO3能够发生水解，溶液呈现碱性， 使水软化。但 Si 不是大多数植物的营养元 素，故不会造成水质污染 (3)离子 植物根细胞是通过交换吸附原 理来吸收土壤溶液中的离子，根细胞通过 呼吸作用产生
9、CO2，CO2溶于水生成 H2CO3， H2CO3H HCO 3 ，H与 HCO 3 可与土壤中 的 K 、NH 4 、PO 4 3发生交换，从而使 K、 NH4 、PO 4 3进入到根细胞，而 H和 HCO 3 进 入到土壤溶液中 多磷酸的钠盐虽然易水解呈碱性， 使水得到软化，但是由此产生的废 水中含有较多的磷酸盐，这些废水 通过地下管道流入江河湖泊中，便 形成了含磷丰富的“肥水”，使水 生植物生长过快，繁殖过多，从而 使水中 O2的含量不足，造成水中生 物死亡 二二、肥皂与合成洗涤剂肥皂与合成洗涤剂 【知识纲要】【知识纲要】 要点 1.酯和油脂 要点 2. 油脂和矿物油 要点 3. 肥皂与
10、合成洗涤剂 肥皂 合成洗涤剂 有效成分 硬脂酸钠 烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠 原料 油脂(较贵，但可再生) 石油(便宜，但石油资源有限) 生产原理 (C17H35COO)3C3H53NaOH 3C17H35COONaC3H5(OH)3 去污原理 分子中同时含有亲水基和亲油基，在浸泡、搓洗、漂洗等过程中肥 皂(合成洗涤剂)、油污、水之间发生润湿、乳化和起泡三种主要作 用而达到去污目的 去污能力 强 更强 与硬水作 用 生成高级脂肪酸钙、镁盐沉淀，使 肥皂丧失去污能力 生成的钙、镁盐能溶于水，不 会丧失去污能力 稳定性 长期储存易变质 不易变质 对环境的 影响 在自然界能被微生物分解，不会积 累污染
11、水源 有的很稳定，不能被微生物分 解，积累而污染水源；有的含 磷，造成水体富营养化，使水 质变坏 【典例分析】【典例分析】 例题 3 下列化合物在碱性条件下发生的水解反应不可以称为皂化反应的是( ) A硬脂酸甘油酯 B油酸甘油酯 C乙酸乙酯 D软脂酸甘 油酯 答案答案 解析解析 C 皂化反应指高级脂肪酸甘油酯在碱性条件下的水解反应 变式练习 3. 合成洗涤剂同肥皂相比有哪些优点：原料便宜；不受软水、硬水 等水质限制；不污染水体；去污能力强，你认为正确的是( ) A. B. C. D. 答案答案 解析解析 B 合成洗涤剂的原料为石油化工产品，且其可确定合适的碳链长度，以含 碳原子个数 1218
12、为最佳以平衡亲水性和亲油性 例题 4 下列关于油脂的叙述错误的一项是( ) A.从溴水中提取溴可用植物油作萃取剂 B.用热的纯碱溶液去油污效果更好 C.硬水使肥皂去污能力减弱是因为发生了沉淀反应 D.用热的纯碱溶液可区别植物油和矿物油 答案答案 解析解析 A 植物油中含不饱和键， 可与溴发生加成反应； 温度越高， 纯碱溶液的水解程度越大， 碱性越强，油污的水解速率越快； 硬水中的钙(镁)离子易与肥皂反应生成难溶于水 的高级脂肪酸钙(镁)；植物油为油脂，在热碱溶液中水解，产物均溶于水，而矿物 油主要为烃类，不与碱反应，液体仍为两层 变式练习 4. 咖喱是一种烹饪辅料， 若白衬衣被咖喱汁玷污后，
13、用普通肥皂洗涤该污渍时会发现， 黄色污渍变为红色。经水漂洗后红色又变为黄色。据此现象，你认为咖喱汁与下列何种试剂可 能有相似的化学作用( ) A.品红溶液 B.石蕊溶液 C.氯水 D.KI-淀粉溶液 答案答案 解析解析 B 肥皂溶液显碱性，咖喱汁遇肥皂溶液变为红色，经水漂洗后溶液显中性，又变为黄 色。这说明咖喱汁遇碱性溶液显红色，遇中性溶液显黄色，这类似于酸碱指示剂遇 酸碱溶液后的颜色变化。故咖喱汁与石蕊溶液可能有相似的化学作用 【强化练习】【强化练习】 一、选择题一、选择题（本小题共本小题共 7 7 小题小题，每题只有一个选项正确每题只有一个选项正确，每题每题 6 6 分分，共共 4242
14、分分） 1. 下列叙述正确的是( ) A. 草木灰的主要成分是 K2CO3 B. 土壤中钾元素的含量较少，因此需要补充 C. 钾肥宜在下雨前施用，以便溶解吸收 D. 为了使农作物有效吸收 N、P、K 等元素，钾肥宜跟 NH4H2PO4等混合施用 2. 为了同时施用分别含氮、磷、钾三种元素的化肥，对于提供的化肥：K2CO3、 KCl、Ca(H2PO4)2、(NH4)2SO4、氨水，最适宜的组合是( ) A B C D 3. 已知某藻类的化学式为 C106H263N16P，该藻类过度生长，是导致“水华”(“水华” 主要是指水中某些植物营养元素含量过高，以致藻类疯狂生长、水质恶化而造成的 水体污染现
15、象)的原因之一。下列与此信息相关的叙述中，你不赞成的是( ) A该藻类由碳、氢、氮，磷 4 种元素组成 B若使用无磷洗衣粉，可有效防止该藻类的过度生长 C向河中过量排放含有氮肥的农田水，也可能造成该藻类的过度生长 D禁止使用化肥是防止“水华”的最好方法 4. 某班同学就施用化肥的“利与弊”为题进行辩论，正方观点是施用化肥有利，正方的下列观 点中不科学的是（ ） A.施用化肥可使农作物增产 B.化肥的肥效快 C.施用化肥不会造成环境污染 D.复合肥能给农作物提供几种营养元素 5. 根据化学常识，下列说法正确的是( ) A施用碳铵后应立即盖上土壤 B复合肥是两种或两种以上化肥的混合物 C可用工业用
16、盐作食盐用于烹调 D加碘食盐中的“碘”通常是指碘单质 6. 生活中充满化学，下列叙述中不正确的是( ) A洗涤剂去油主要是物理变化，碱液去油属于化学变化 B食用植物油的主要成分是高级不饱和羧酸的甘油酯，是人体不可缺少的营养物 质 C苯酚具有杀菌止痛效用，既可用于环境消毒，也可直接用于皮肤消毒 D蜂蚁叮咬人的皮肤时，会将分泌物甲酸注入人体，使人感到疼痛难忍，涂抹稀 氨水或碳酸氢钠溶液可以减轻疼痛 7. 以下说法正确的是( ) 油脂属酯类，没有固定熔沸点 油脂属高级脂肪酸甘油酯，都不能使溴水褪色 油脂中注入水后能分层且油层在底部 牛油是高级脂肪酸的高级醇酯，在工业上可用于制硬化油 羊油在碱性条件下
17、水解后可制肥皂 植物油的主要成分是油酸 植物油和矿物油都属于油脂中的油 用硬水洗衣加肥皂后泡沫少是因为产生了沉淀 A B C D 二二、非非选择题选择题（本小题共（本小题共 4 4 小题，共小题，共 5858 分）分） 8. 某科学兴趣小组为探究无机盐对植物生长的影响情况，取两株大小基本一致、发育相近的健 壮的天竺葵苗， 分别放在等质量的 A,B 两瓶液体中培养， 其中 A 瓶装蒸馏水. B 瓶装土壤浸出液。 经过一段时间后，A、B 两瓶植株在质量和长势上的变化如下表： 植株 实验前质量/g 实验后质量 /g 生长情况 A 瓶植株 92 116 生长缓慢 B 瓶植株 91 258 生长迅速，
18、分枝多， 叶片增加多 （1）B 瓶植株质量增加的主要原因是由于植株进行 作用，合成了有机物。 （2）A，B 两瓶植株吸收的水分大部分通过 作用散失到空气中，因此，植树造林可以增 加空气的湿度，调节气候。 （3）经测定每升 B 瓶溶液中含氮元素的质量是 1.12g，那么我们在配制此溶液时，在每升水中 应加入 gNH4NO3？ （假设溶液中的氮元素全部由 NH4NO3提供， 溶解过程中忽略体积变化） 9. 农作物生长不仅需要阳光、空气和水，还需要多种化学元素。当植物缺乏 N 元 素时，表现为植株生长缓慢、叶色发黄，严重时叶片脱落直至死亡。而农作物的生 长仅靠土壤中的 N 元素不能满足生长的需要，必
19、须靠施肥加以补充。 (1)下列可作氮肥的化合物是_，其中含 N 量最高的是_。 A碳酸氢铵 B磷酸二氢钙 C硫酸钾 D硝酸钾 E尿素 (2)尿素的合成有多种方法，请写出一个合成尿素的化学方程式_。 (3)尿素在土壤中需经过水解后方可被农作物吸收，请写出尿素水解的化学方程式 _。简述尿素作氮肥的优点_、 _。 (4)氮肥的制备， 首先涉及氨的合成， 请填写下列合成氨工艺流程图中的设备名称： A_、B_。 10. 乙烯利是目前农业生产中普遍使用的植物生长调节剂，对促进橡胶、蔬菜、水果、棉花等 的早熟均具有非常好的效果。乙烯利的工业生产是用乙烯等为原料经下列步骤进行的（其中乙 烯转化为氯代乙醇有图示
20、的两种途径） ： 请回答下列问题： （1）有机反应的基本类型有：A、加成反应 B、消去反应 C、取代反应 D、重排反应。其中重排反应是指像：CH2CHOHCH3CHO 的一类反应，即反应过程只是原 子在分子内的结合方式发生重新排列。请指出合成路线中下列反应所属的基本类型（填代号） ： ， ， 。 （2）写出反应方程式： （3）乙烯利的制取过程较好地体现了绿色化学的两个特征：原料的原子利用率高（原料中的原 子尽可能多的转化到产品中去） ； 不向或少向环境中遗留副产物。 如上述过程中的有机副产物 （写 结构简式） 就可以在该合成中重复使用。 11. 将磷肥生产中形成的副产物石膏(CaSO42H2O
21、)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料， 无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫 酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。 (1)本工艺中所用的原料除 CaSO42H2O、KCl 外，还需要_等原料 (2)写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：_ (3)过滤操作所得固体中，除 CaCO3外还含有 _(填化学式)等物质，该固体 可用作生产水泥的原料。 (4)过滤操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。检验滤液中含有 CO3 2的方法是：_ 。 (5)已知不同温度下 K2SO4在 100g 水中达到饱和时溶解的量如下表： 温度() 0 20 60
22、K2SO4溶解的量(g) 7.4 11.1 18.2 60时 K2SO4的饱和溶液 591g 冷却到 0，可析出 K2SO4晶体_g。 (6)氯化钙结晶水合物(CaCl26H2O)是目前常用的无机储热材料，选择的依据是：_。 a 熔点较低(29熔化) b 能导电 c 能制冷 d 无毒 (7)上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：_。 答案与解析答案与解析 选择题选择题 题号题号 答案答案 解析解析 1 A 土壤中的钾元素含量并不少，只是可被植物直接吸收的部分较少；钾肥 都是易溶于水的盐，雨前施用，容易被雨水淋失；钾肥特别是碳酸钾不 能与铵盐混用，因为二者发生反应后，使铵盐转化为氨气，逸入空气中
23、2 B 要同时施用分别含有氮、磷、钾三种元素的化肥，必须注意化肥之间不 能发生反应以免降低肥效。此题中与或相遇，都会发生反应，前 者生成难溶性物质，后者生成挥发性物质，都会降低土壤对有效成分的 吸收 3 D 根据藻类的化学式，很容易判断藻类含有的元素包含有碳、氢、氮、磷； 使用无磷洗衣粉，可减少水体中磷的含量，可有效防止藻类的过度生长； 向河水过量排放含有氮肥的农田水，水体中的含氮量增加，水藻过度生 长的可能性增大；禁止使用化肥确能有效防止“水华”，但对于提高农 业生产的效率却是得不偿失的 4 C 施用化肥的目的就是使农作物增产，故 A 正确；化肥含营养素少但量多 见效快，农家肥含营养素种类多
24、，但量少，见效慢，故 B 正确；由于化 肥中含有氮、磷等元素容易使水体富营养化，会造成赤潮或水华现象， 所以应该合理的使用化肥，故 C 错误；化学式中含有营养元素 N、P、K 中的任何两种，或三种的叫复合肥，所以复合肥能给农作物提供几种营 养元素，故 D 正确 5 A 施用氮肥后立即覆盖可防止氮元素损失，复合肥中含有两种或以上的营 养元素，并非一定是两种或以上的化肥；工业盐误作食盐用于烹饪能引 起中毒；加碘食盐加的是含碘元素的物质，一般为碘酸钾 6 C C 项苯酚虽然具有杀菌止痛的作用， 但是它本身也是有毒的， 不能大量使 用于环境消毒及直接用于皮肤消毒 7 A 天然油脂都是混合物，无固定熔、
25、沸点，且密度比水小，油 脂中的油由于烃基中含不饱和键而能使溴水褪色。动物脂肪本 是固态，在碱性条件下水解得高级脂肪酸钠可以制肥皂，洗衣 时若用硬水则生成高级脂肪酸钙沉淀而使泡沫减少。矿物油的 成分是烃，故不属于油脂 非选择题非选择题 题号题号 答案答案 解析解析 8 （1）光合 （2）蒸腾 （3）3.2 根据题意可知两种天竺葵苗在不同的溶液中生长 的速度和状态是不一样的，植物的生长不仅需要水 分还需要无机盐，同时进行光合作用，生成有机物 储存能量，所以在 A 溶液中生长缓慢，而在 B 溶液 中生长迅速。其实植物吸收的大量水分都是为了进 行蒸腾作用从而帮助植物运输和降温，只有少数用 来进行光合作
26、用，在 B 溶液中若需要 1. 12g 的氮， 根据 NH4NO3的氮的质量分数为 35， 两者相除即可 求出所需NH4NO3的质量为3.2g。 设应加入 为 中 9 (1)A、D、E E (2)CO22NH3=CO(NH2)2 H2O(其他合理答案也可) (3)CO(NH2)2H2O=CO2 2NH3 产生农作物光合 作用必需的 CO2 不会引起 土壤酸化(或板结) (4)合成塔 冷却塔 (1)碳酸氢铵、硝酸钾、尿素均可用作氮肥， 其中含 N 量最高的是尿素。 (2)尿素的合成有 多种方法，如 CO22NH3=CO(NH2)2H2O 等。 (3)尿素在土壤中需经过水解后方可被农作 物吸收，尿
27、素水解的化学方程式为 CO(NH2)2 H2O=CO22NH3。 用尿素作氮肥有许多 优点，如能够产生农作物光合作用必需的 CO2、不会引起土壤酸化(或板结)等。(4)合 成氨工艺流程图中，设备 A 为合成塔，设备 B 为冷却塔 10 （1）A D C （2）CH2CH2Cl2CH2Cl CH2Cl (1)反应为 CH2=CH2+HClOCH2C1CH2OH，发 生的是加成反应；反应前后只是氧原子的 位置发生了改变，属于重排反应；反应前 （3）CH2ClCH2Cl 后是两个氢原予取代了原分子中的氯乙基， 是取代反应； (2)反应应为乙烯与氯气的加 成反应，反应可由反应物与生成物的结构 比较直接
28、写出反应方程式；从整个反应过 程看，反应除了生成乙烯利外，还生成了 CH2Cl-CH2Cl，CH2Cl-CH2Cl 又可以作为反应 的反应物而进行了重复利用 11 (1)CaCO3 NH3 H2O (2)CaSO4CO3 2=CaCO 3 SO4 2 (3)CaSO4 (4)滤液中滴加盐酸产生气 泡 (5)54g (6)a d (7)碳酸钙用于制水泥原 料、硫酸钙和氯化钾转化为 硫酸钾和氯化钙、氨在工艺 中循环使用等(原子利用率 高，没有有害物质排放到环 境中) 从生产流程图可以看出，所需原料除 CaSO4 2H2O、KCl 外，还需要氨气、石灰石和水。 硫酸钙是微溶的，碳酸钙是难溶的，因此石 膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后生成了碳酸钙 和硫酸铵，生成的碳酸钙中混有石膏。碳酸 根的检验可用酸化的方法，若产生气泡说明 虑液中含有碳酸根。硫酸钾饱和溶液在结晶 过程中溶剂的量不不变，查表可知不同温度 下的溶解度， 先求出 591g 饱和液中含有的水 是 500g，在 0可溶解硫酸钾 37g，所以析 出晶体 54g。作为储热材料，要求能在室温 左右的温度下工作， 且对人体无害， 故选 ad； 绿色化学要求整个生产过程中不排放污染 物，原子利用率高，因此生产流程中碳酸钙 用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫 酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用
