浙江省高考化學一輪復習導航 第10單元第43講 為現(xiàn)代農業(yè)技術添翼 從污染防治到綠色化學課件 新課標

一、化肥與農藥一、化肥與農藥 1化肥為農作物補充必要的營養(yǎng)元素 (1)農業(yè)生產中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥和鉀肥。磷肥包括過磷酸鈣主要成分是Ca(H2PO4)2H2O和CaSO4，簡稱普鈣，還有鈣鎂磷肥主要成分是Ca3(PO4)2和Mg3(PO4)2；鉀肥主要包括草木灰、KCl、K2SO4、KNO3等；氮肥包括尿素CO(NH2)2、NH4NO3、NH4HCO3等。 (2)尿素的工業(yè)生產原理用化學方程式表示為 2NH3+CO2=H2NCOONH4， H2NCOONH4=H2NCONH2+H2O； 硝酸銨工業(yè)生產方法為 4NH3+5O2=4NO+6H2O, 2NO+O2=2NO2 ， 3NO2+H2O=2HNO3+NO， NH3+HNO3=NH4NO3。加壓、加熱加熱PtRh,高溫 2農作物的保護神農藥 (1)目前最常用的化學防治害蟲的方法為使用殺蟲劑，按照化學組成和結構，常用的殺蟲劑主要包括有機氯類、有機磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類化合物等，其中擬除蟲菊酯和特異性農藥是人類開發(fā)和利用的第三代農藥，它們具有高效、低毒和低殘留的特點，因此，第三代農藥也被稱為環(huán)境友好農藥。 (2)在病害和草害的防治歷史上，人類先后使用的殺菌劑有石灰、硫黃、石硫合劑和波爾多液；植物代謝的產物乙烯是一種結構最簡單的植物激素，近年研制出了能在植物體內產生乙烯的植物生長調節(jié)劑，如乙烯利，它能釋放出乙烯的原理為 CH2=CH2+HCl+HPO3。 3化肥、農藥的合理使用與環(huán)境保護 農藥主要用于對有害生物的防治，但它們對周圍生物群落的影響是廣泛而復雜的，如能毒害水生物和污染水源等；不合理使用化學肥料往往會造成水體富營養(yǎng)化，產生水華等污染現(xiàn)象。 二、煤的脫硫和固體廢棄物處理二、煤的脫硫和固體廢棄物處理 (1)煤的脫硫處理 燃燒技術：CaCO3CaOCaSO3CaSO4 煤炭燃燒后的煙氣凈化技術：將煤燃燒產生的煙氣通入吸收塔，用石灰水淋洗。反應的化學方程式為SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O,2CaSO3+O2=2CaSO4。微生物脫硫技術：利用微生物，使煤里FeS2中的硫元素與空氣、水作用，轉化為硫酸除去。 (2)固體廢棄物處理 基本方法是：先分類，后處理。 垃圾的資源化處理：原物復用。通過適當?shù)奶幚?，用于其他設備和場所。 還原重造。通過分類、分解成原料重新處理使用。 缺點：能耗大、可能產生新的污染、產品檔次不高。 垃圾焚燒處理。建垃圾發(fā)電廠，熱能發(fā)電、氣體回收、殘渣鋪路。 如：有機廢棄物可在沼氣池里發(fā)酵，在一定的溫度、濕度、酸堿度下，通過各類厭氧微生物(如沼氣菌)的分解代謝作用就能產生沼氣。沼氣池生產的沼氣用做燃料，殘渣(沼渣)是一種非常好的有機肥，發(fā)酵殘留的液體可抑菌滅蟲。 三、綠色化學三、綠色化學 含義：原料中所有的原子全轉化為產品中的原子，實現(xiàn)零排放。 工藝“四化”原料綠色化、催化劑綠色化、溶劑綠色化、產品綠色化。 綠色化學產品特征 使用時：不影響健康，不污染環(huán)境和不危害生態(tài)。 用完后：可循環(huán)利用，造新產品，或可降解成無害物。考點一 化肥、農藥的生產和使用 例例1 二氯烯丹是一種播前除草劑，其合成路線如下： D在反應中所生成的E，其結構只有一種可能。 (1)寫出下列反應的類型：反應是_，反應是_。 (2)寫出下列物質的結構簡式：A：_，C._，D._，E._。 【解析】 A與Cl2反應生成B，B又與Cl2發(fā)生加成反 應 生 成 C H2C l C H C l C H2C l ， 則 B 為C H2= = = C H C H2C l ， A 的 結 構 簡 式 為 ：CH2=CHCH3，即A與Cl2發(fā)生的是取代反應。 CH2ClCHClCH2Cl在NaOH醇溶液中發(fā)生消去反應生成C，但僅由此條件尚無法確定C的結構。依據(jù)官能團的性質及所給的轉化條件可知，C與Cl發(fā)生加成反應生成D，D經消去反應生成E。從生成物的結構看，即由二氯烯丹的結構逆向推導可知E的結構為CHCl=CClCH2Cl，D發(fā)生消去反應生成的E只有一種結構，則D的結構簡式為 【答案】 (1)取代反應消去反應 (2)CH2=CHCH3 【方法技巧點撥】以合成播前除草劑為背景，綜合考查了重要的有機反應類型，如取代反應、消去反應等。在學習合成農藥的內容時，需要結合有機化學的重要知識點，這是農藥合成題的常見考查方法?？键c二 綠色化學 例例2 高鐵酸鹽是一種高效綠色氧化劑，在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途。下面有三種合成K2FeO4的方法，試回答有關問題： 方法一：濕式氧化法。制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的流程如下圖所示： (1)反應的化學方程式為_。 (2)反應的離子方程式為_。 ( 3 ) 加 入 飽 和 K O H 溶 液 的 目 的 是_；用異丙醇洗滌的好處是_。2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O 3ClO-+10OH-+2Fe3+=2 +3Cl-+5H2O 24FeO增大K+濃度，促進K2FeO4晶體析出 異丙醇是有機溶劑，能減小K2FeO4的溶解度 方法二：干式氧化法。將Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔，生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產物。 (4)在該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為_。 (5)高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑，其處理水的原理為_。3 1 高鐵酸鉀有強氧化性，能殺菌消毒，同時被還原為Fe3+后，水解生成Fe(OH)3膠體，有較強的吸附能力，起到絮凝作用 方法三：電解法。采用鐵片作陽極，KOH溶液作為電解質溶液。 (6)寫出陽極產生高鐵酸根離子的電極反應方程式_。 (7)生產中發(fā)現(xiàn)，鐵電極在某一電壓范圍內會產生氧氣使陽極表面生成Fe2O3膜而“鈍化”。試寫出產生O2的電極反應方程式_。Fe6e-+8OH-= +4H2O 24FeO4OH-4e-=O2+2H2O (8)高鐵電池是正在研制中的可充電干電池，下圖為該電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出的高鐵電池的優(yōu)點有_。(任寫一種。)放電時間長或工作電壓穩(wěn)定 【解析】方法一：(1)反應是氯氣與氫氧化鉀溶液反應生成氧化劑次氯酸鉀和氯化鉀。(2)反應是在堿性條件下次氯酸鉀將Fe3+氧化為 。(3)加入飽和KOH溶液，使溶液中K+濃度增大，有利于K2FeO4晶體析出；異丙醇是有機溶劑，既能洗除吸附的雜質，又能減小K2FeO4的溶解度。方法二：制備高鐵酸鉀的化學方程式為： +3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O，可知氧化劑與還原劑的物質的量之比為3 1。方法三：(6)鐵是活潑電極，作為陽極鐵要參加電極反應，在堿性條件下生成高鐵酸根離子。(7)在陽極產生氧氣只可能是溶液中的氫氧化根離子放電。(8)通過放電曲線可知，高鐵電池電壓穩(wěn)定，放電時間較長。24FeO23F O 【方法技巧點撥】 此類題型綜合性很強，難度較大，考查學生的實驗能力、計算能力、電化學知識以及規(guī)范書寫化學用語的能力。 1. 已知煤的近代結構模型如圖所示： (1)從煤的結構模型來看，煤是工業(yè)上獲得_的重要來源。 (2)我國大約70%的煤是直接用于燃燒的，從煤的結構模型來看，在提供熱量的同時產生大量的_等氣體物質，造成嚴重的大氣污染。芳香烴 二氧化硫、氮氧化物 (3)“型煤”技術不僅可以減少87%的廢氣排放量，煙塵排放量也可減少80%，致癌物苯并芘的排放量也減少，同時節(jié)煤20%30%。“型煤”技術的原理是利用固硫劑在燃燒過程中生成穩(wěn)定的硫酸鹽。下列物質中適宜于做固硫劑的是_。 A氯化鈣 B氧化鈣 C硫酸鈣 D氫氧化鈣BD (4)某“型煤”生產廠利用石灰石作固硫劑，試用 化 學 方 程 式 表 示 其 “ 固 硫 ” 過 程_。 (5)除上述的“型煤”技術外，為了解決煤燃燒所造成的污染問題和提高煤的利用價值，煤資源的綜合利用方法還有_，_，_等。 CaCO3=CaO+CO2， 2CaO+2SO2+O2=2CaSO4煤的干餾 氣化 液化 【解析】 (1)煤結構中含有較多的苯環(huán)，隔絕空氣給煤加強熱可以使它分解，從而獲得芳香烴。 (2)煤結構中含有S和N，所以直接燃煤能產生SO2和氮氧化物，污染環(huán)境。 (3)煤燃燒產生SO2，固硫過程是使其生成穩(wěn)定的硫酸鹽，所以固硫劑可選用氧化鈣或氫氧化鈣。固硫反應為：SO2+CaO=CaSO，2CaSO3+O2=2CaSO4，Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O,2CaSO3+O2=2CaSO4高溫 (4)若利用石灰石作固硫劑，則發(fā)生的反應可表示為：CaCO3=CaO+CO2，2CaO+2SO2+O2=2CaSO4 (5)此問考查煤的干餾、氣化和液化。高溫高溫 2.(2011杭州統(tǒng)測杭州統(tǒng)測) 最近，我國利用生產磷銨排放的廢渣磷石膏制取硫酸并聯(lián)產水泥的技術研究獲得成功。具體生產流程如下： 回答下列問題： (1)操作a的名稱是_，實驗室中進行此操作的非玻璃儀器或用品有_；在實驗室中操作b的名稱是_。 (2)裝置a中生成兩種酸式鹽，它們的化學式分別是_。 (3)依題意猜測固體A中一定含有的物質的化學式是(結晶水部分不寫)_。過濾 鐵架臺(含鐵圈)、濾紙 蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶 NH4H2PO4(NH4)2HPO4 CaSO4 (4)熱交換器是實現(xiàn)冷熱交換的裝置?；瘜W實驗中也經常利用熱交換來實現(xiàn)某種實驗目的，氣、液熱交換時通常使用的儀器是_。 (5)制硫酸所產生的尾氣除了含有N2、O2外，還含有SO2、微量的SO3和酸霧。能用于測定硫酸尾氣中SO2含量的是_。(選填字母) ANaOH溶液、酚酞試液 BKMnO4溶液、稀H2SO4 C碘水、淀粉溶液 D氨水、酚酞試液冷凝管 BC 【解析】分析生產流程，(1)經過操作a可得到固體和液體，此法為過濾；用到的儀器除玻璃儀器外還有鐵架臺(含鐵圈)、濾紙。通入裝置a中的為磷酸和氨氣，經過操作b、a得到磷銨，所以操作b為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶。 (2)由于磷酸為三元酸，與氨氣發(fā)生反應生成的鹽有(NH4)3PO4、NH4H2PO4和(NH4)2HPO4，其中后兩者為酸式鹽。 (3)A中一定含有的物質是CaSO4。 (4)根據(jù)常見實驗裝置及儀器，氣、液熱交換時通常使用的儀器是冷凝管。 (5)硫酸為其中的SO2需經過處理后，才能夠排放到大氣中。能夠測定SO2含量的是：KMnO4溶液、稀H2SO4或碘水、淀粉溶液。因為KMnO4溶液、碘水能夠氧化SO2，選擇BC。 3.明礬石是制取鉀肥和氫氧化鋁的重要原料，明礬石的組成和明礬相似，此外還含有氧化鋁和少量氧化鐵雜質。具體實驗步驟如下圖所示： 根據(jù)上述圖示，完成下列填空： (1)明礬石焙燒后用稀氨水浸出。配制500 mL稀氨水(每升含有39.20 g氨)需要取濃氨水(每升含有251.28 g氨)_mL，用規(guī)格為_mL量筒量取。 (2)氨水浸出后得到固液混合體系，過濾，濾液中除K+、 外，還有大量的 。檢驗 的方法是_。 ( 3 ) 寫 出 沉 淀 物 中 所 有 物 質 的 化 學 式_。2-4SO+4NH+4NH78 100 取濾液少許，加入NaOH，加熱，生成的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍 Al(OH)3、Al2O3、Fe2O3 (4)濾液的成分是水和_。 (5)為測定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中鉀的含量，完善下列步驟： 稱取鉀氮肥試樣并溶于水，加入足量_溶液，產生白色沉淀。 _、_、_(依次填寫實驗操作名稱)。 冷卻、稱重。 (6)若試樣為m g，沉淀的物質的量為n mol，則試樣中K2SO4的物質的量為_mol(用含m、n的代數(shù)式表示)。K2SO4、(NH4)2SO4 BaCl2 過濾 洗滌 干燥 13242mn 【解析】 (1)根據(jù)稀釋前后溶質的質量不變得0.5 L39.2 g/L=V251.28 g/L，V=0.078 L=78 mL。為了減少誤差，最好選用比氨水的實際體積稍大一點的量筒即可。 ( 3 ) 氨 水 浸 取 的 過 程 發(fā) 生 反 應Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3 ，根據(jù)題意明礬石中含有Al2O3、Fe2O3，這兩種氧化物在氨水中不溶解，所以沉淀物為Al(OH)3、Al2O3和Fe2O3。+4NH114 (4)由于明礬石的組成與明礬相似，所以濾液含有K2SO4和反應后生成的(NH4)2SO4。 (5)混合肥料中含有K2SO4和(NH4)2SO4，要產生白色沉淀，加入的溶液宜為BaCl2或Ba(NO3)2溶液，后續(xù)操作應為對沉淀的處理。 (6)根據(jù)題意有： 174n(K2SO4)+132n(NH4)2SO4=m g 再由 守恒得：n(K2SO4)+n(NH4)2SO4=n mol 解得n(K2SO4)= mol。2-4SO 4. 以氯化鉀和鈦白廠的副產品硫酸亞鐵為原料生產硫酸鉀、過二硫酸銨和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下： (1)反應前需在FeSO4溶液中加入_(填字母)，以除去溶液中的Fe3+。 A鋅粉 B鐵屑 CKI溶液 DH2 (2)反應需控制反應溫度低于35 ，其目的是_。 (3)工業(yè)生產上常在反應的過程中加入一定量的醇類溶劑，其目的是_。 (4)反應常被用于電解生產(NH4)2S2O8(過二硫酸銨)。電解時均用惰性電極，陽極發(fā)生的電極反應可表示為_。B 防止NH4HCO3分解(或減少Fe2+的水解) 降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出 2 2e-= 2-4SO2-28S O 【解析】先分析各步變化：經反應后，過濾，所得溶液含(NH4)2SO4、過量的NH4HCO3；反應是用稀H2SO4與該溶液反應，生成(NH4)2SO4；反應是在含(NH4)2SO4的溶液中加KCl，析出K2SO4，NH4Cl留在溶液中。 (1)除去FeSO4中的Fe3+，可用Fe屑、I-，但為不引入雜質，只能用鐵屑：2Fe3+Fe=3Fe2+。 (2)溫度過高，NH4HCO3會分解，會促進Fe2+的水解。 (3)反應的目的是析出K2SO4固體，在水中加入極性較小的有機溶劑(如醇類)，可降低離子化合物(如K2SO4)在水中的溶解度。 (4)電解時陽極發(fā)生氧化反應， 中S顯+7價，可知是由 中+6價的S被氧化得到。陰極是H+放電生成H2。2-28S O2-4SO