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高中化学人教版选修2教案 化肥和农药

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时间:2021-06-08

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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发展。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、牧争地现象日趋激烈,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发明,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发展的又一重要贡献。教科书通过几种典型农药的简介,揭示了三代农药的发展趋势——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,体现了化学与技术的奇妙功效。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,对于多种反应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,在基础教育阶段,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,主要包括两部分内容,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、Ca(H2PO4)·H2O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,而盐湖卤水则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。 参考资料:钾石盐溶解结晶的工艺过程为:在高温(105 ℃)下溶解钾石盐矿石,溶浸所用的母液对氯化钠是饱和的,因此,氯化钾溶解进入溶浸液,溶浸液冷却后,氯化钾析出结晶并与母液分离,氯化钠则留在残渣中,母液则加热返回溶浸工序溶解矿石。另外,还可以利用氯化钾和氯化钠不同的表面活性,采用加入表面活性剂的浮选法生产氯化钾。它具有工艺简单、投资省、能耗低等优点,还可以将此种方法与溶解结晶法结合起来,即粗矿粒部分采用浮选法,细矿粒部分采用溶解结晶法。 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 24.7 mm,而年蒸发量却高达 3 543.1mm,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。参考资料:氯化钾含量大于 1%的盐湖称为钾盐湖。世界上已经开发利用的盐湖比较著名的有美国犹他州的大盐湖、中东的死海和我国青海省的察尔汗盐湖。盐湖卤水按其组成体系分为 3种类型:氯化物体系、硫酸盐体系和碳酸盐体系。我国察尔汗盐湖属于氯化物盐湖。3种类型盐湖的卤水由于气候等条件变化而发生变型。可表示为: 【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发达国家经济大萧条),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。 参考资料:此题包括下述要点:①都具有毒性时,有机物比无机物更容易实现提高选择性的要求;②非金属的活泼性影响化合物的稳定性,稳定性会影响农药在自然界的降解;③模拟天然产物的结构可以提高农药在自然界的可降解性。 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,达到对人畜低毒的要求,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发展到有机合成的标志,具有高效低毒,对人畜、植物安全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,还容易发生水解反应而分解为无毒物质,因此,大大提高了农药使用中的安全性。【思考与交流 5】下列问题供讨论时参考: 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。 4. 搜集媒体有关杀虫剂使用的讨论等资料,分析归纳其中的正方和反方观点,你同意哪些观点?你不同意哪些观点?你认为应该怎么做? 5. 阅读《寂静的春天》等课外读物和资料,总结归纳其中的观点,从化学角度做一些分析和说明。

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