高考化学复习课件：第10单元第43讲为现代农业技术添翼

欢迎进入化学课堂 第43讲为现代农业技术添翼从污染防治到绿色化学 一 化肥与农药1 化肥为农作物补充必要的营养元素 1 农业生产中 大量施用的化肥主要是氮肥 磷肥和钾肥 磷肥包括过磷酸钙 主要成分是Ca H2PO4 2 H2O和CaSO4 简称普钙 还有钙镁磷肥 主要成分是Ca3 PO4 2和Mg3 PO4 2 钾肥主要包括草木灰 KCl K2SO4 KNO3等 氮肥包括尿素 CO NH2 2 NH4NO3 NH4HCO3等 2 尿素的工业生产原理用化学方程式表示为2NH3 CO2 H2NCOONH4 H2NCOONH4 H2NCONH2 H2O 硝酸铵工业生产方法为4NH3 5O2 4NO 6H2O 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO NH3 HNO3 NH4NO3 加压 加热 加热 Pt Rh 高温 2 农作物的保护神 农药 1 目前最常用的化学防治害虫的方法为使用杀虫剂 按照化学组成和结构 常用的杀虫剂主要包括有机氯类 有机磷类 氨基甲酸酯类 拟除虫菊酯类化合物等 其中拟除虫菊酯和特异性农药是人类开发和利用的第三代农药 它们具有高效 低毒和低残留的特点 因此 第三代农药也被称为环境友好农药 3 化肥 农药的合理使用与环境保护农药主要用于对有害生物的防治 但它们对周围生物群落的影响是广泛而复杂的 如能毒害水生物和污染水源等 不合理使用化学肥料往往会造成水体富营养化 产生水华等污染现象 二 煤的脱硫和固体废弃物处理 1 煤的脱硫处理燃烧技术 CaCO3 CaO CaSO3 CaSO4煤炭燃烧后的烟气净化技术 将煤燃烧产生的烟气通入吸收塔 用石灰水淋洗 反应的化学方程式为SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O 2CaSO3 O2 2CaSO4 微生物脱硫技术 利用微生物 使煤里FeS2中的硫元素与空气 水作用 转化为硫酸除去 2 固体废弃物处理基本方法是 先分类 后处理 垃圾的资源化处理 原物复用 通过适当的处理 用于其他设备和场所 还原重造 通过分类 分解成原料重新处理使用 缺点 能耗大 可能产生新的污染 产品档次不高 垃圾焚烧处理 建垃圾发电厂 热能发电 气体回收 残渣铺路 如 有机废弃物可在沼气池里发酵 在一定的温度 湿度 酸碱度下 通过各类厌氧微生物 如沼气菌 的分解代谢作用就能产生沼气 沼气池生产的沼气用做燃料 残渣 沼渣 是一种非常好的有机肥 发酵残留的液体可抑菌灭虫 三 绿色化学含义 原料中所有的原子全转化为产品中的原子 实现零排放 工艺 四化 原料绿色化 催化剂绿色化 溶剂绿色化 产品绿色化 绿色化学产品特征使用时 不影响健康 不污染环境和不危害生态 用完后 可循环利用 造新产品 或可降解成无害物 考点一化肥 农药的生产和使用 例1二氯烯丹是一种播前除草剂 其合成路线如下 D在反应 中所生成的E 其结构只有一种可能 1 写出下列反应的类型 反应 是 反应 是 2 写出下列物质的结构简式 A C D E 解析 A与Cl2反应生成B B又与Cl2发生加成反应生成CH2Cl CHCl CH2Cl 则B为CH2 CH CH2Cl A的结构简式为 CH2 CHCH3 即A与Cl2发生的是取代反应 CH2Cl CHCl CH2Cl在NaOH醇溶液中发生消去反应生成C 但仅由此条件尚无法确定C的结构 依据官能团的性质及所给的转化条件可知 C与Cl发生加成反应生成D D经消去反应生成E 从生成物的结构看 即由二氯烯丹的结构逆向推导可知E的结构为CHCl CCl CH2Cl D发生消去反应生成的E只有一种结构 则D的结构简式为 答案 1 取代反应消去反应 2 CH2 CH CH3 方法技巧点拨 以合成播前除草剂为背景 综合考查了重要的有机反应类型 如取代反应 消去反应等 在学习合成农药的内容时 需要结合有机化学的重要知识点 这是农药合成题的常见考查方法 考点二绿色化学 例2高铁酸盐是一种高效绿色氧化剂 在能源 环保等方面有着广泛的用途 下面有三种合成K2FeO4的方法 试回答有关问题 方法一 湿式氧化法 制备高铁酸钾 K2FeO4 的流程如下图所示 1 反应 的化学方程式为 2 反应 的离子方程式为 3 加入饱和KOH溶液的目的是 用异丙醇洗涤的好处是 2KOH Cl2 KCl KClO H2O 3ClO 10OH 2Fe3 2 3Cl 5H2O 增大K 浓度 促进K2FeO4晶体析出 异丙醇是有机溶剂 能减小K2FeO4的溶解度 方法二 干式氧化法 将Fe2O3 KNO3 KOH混合加热共熔 生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物 4 在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 5 高铁酸钾是一种理想的水处理剂 其处理水的原理为 3 1 高铁酸钾有强氧化性 能杀菌消毒 同时被还原为Fe3 后 水解生成Fe OH 3胶体 有较强的吸附能力 起到絮凝作用 方法三 电解法 采用铁片作阳极 KOH溶液作为电解质溶液 6 写出阳极产生高铁酸根离子的电极反应方程式 7 生产中发现 铁电极在某一电压范围内会产生氧气使阳极表面生成Fe2O3膜而 钝化 试写出产生O2的电极反应方程式 Fe 6e 8OH 4H2O 4OH 4e O2 2H2O 8 高铁电池是正在研制中的可充电干电池 下图为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线 由此可得出的高铁电池的优点有 任写一种 放电时间长或工作电压稳定 解析 方法一 1 反应 是氯气与氢氧化钾溶液反应生成氧化剂次氯酸钾和氯化钾 2 反应 是在碱性条件下次氯酸钾将Fe3 氧化为 3 加入饱和KOH溶液 使溶液中K 浓度增大 有利于K2FeO4晶体析出 异丙醇是有机溶剂 既能洗除吸附的杂质 又能减小K2FeO4的溶解度 方法二 制备高铁酸钾的化学方程式为 3KNO3 4KOH 2K2FeO4 3KNO2 2H2O 可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为3 1 方法三 6 铁是活泼电极 作为阳极铁要参加电极反应 在碱性条件下生成高铁酸根离子 7 在阳极产生氧气只可能是溶液中的氢氧化根离子放电 8 通过放电曲线可知 高铁电池电压稳定 放电时间较长 方法技巧点拨 此类题型综合性很强 难度较大 考查学生的实验能力 计算能力 电化学知识以及规范书写化学用语的能力 1 已知煤的近代结构模型如图所示 1 从煤的结构模型来看 煤是工业上获得 的重要来源 2 我国大约70 的煤是直接用于燃烧的 从煤的结构模型来看 在提供热量的同时产生大量的 等气体物质 造成严重的大气污染 芳香烃 二氧化硫 氮氧化物 3 型煤 技术不仅可以减少87 的废气排放量 烟尘排放量也可减少80 致癌物苯并芘的排放量也减少 同时节煤20 30 型煤 技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐 下列物质中适宜于做固硫剂的是 A 氯化钙B 氧化钙C 硫酸钙D 氢氧化钙 BD 4 某 型煤 生产厂利用石灰石作固硫剂 试用化学方程式表示其 固硫 过程 5 除上述的 型煤 技术外 为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值 煤资源的综合利用方法还有 等 CaCO3 CaO CO2 2CaO 2SO2 O2 2CaSO4 煤的干馏 气化 液化 解析 1 煤结构中含有较多的苯环 隔绝空气给煤加强热可以使它分解 从而获得芳香烃 2 煤结构中含有S和N 所以直接燃煤能产生SO2和氮氧化物 污染环境 3 煤燃烧产生SO2 固硫过程是使其生成稳定的硫酸盐 所以固硫剂可选用氧化钙或氢氧化钙 固硫反应为 SO2 CaO CaSO 2CaSO3 O2 2CaSO4 Ca OH 2 SO2 CaSO3 H2O 2CaSO3 O2 2CaSO4 高温 4 若利用石灰石作固硫剂 则发生的反应可表示为 CaCO3 CaO CO2 2CaO 2SO2 O2 2CaSO4 5 此问考查煤的干馏 气化和液化 高温 高温 2 2011 杭州统测 最近 我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功 具体生产流程如下 回答下列问题 1 操作a的名称是 实验室中进行此操作的非玻璃仪器或用品有 在实验室中操作b的名称是 2 装置a中生成两种酸式盐 它们的化学式分别是 3 依题意猜测固体A中一定含有的物质的化学式是 结晶水部分不写 过滤 铁架台 含铁圈 滤纸 蒸发浓缩 冷却结晶 NH4H2PO4 NH4 2HPO4 CaSO4 4 热交换器是实现冷热交换的装置 化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的 气 液热交换时通常使用的仪器是 5 制硫酸所产生的尾气除了含有N2 O2外 还含有SO2 微量的SO3和酸雾 能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是 选填字母 A NaOH溶液 酚酞试液B KMnO4溶液 稀H2SO4C 碘水 淀粉溶液D 氨水 酚酞试液 冷凝管 BC 解析 分析生产流程 1 经过操作a可得到固体和液体 此法为过滤 用到的仪器除玻璃仪器外还有铁架台 含铁圈 滤纸 通入装置a中的为磷酸和氨气 经过操作b a得到磷铵 所以操作b为蒸发浓缩 冷却结晶 2 由于磷酸为三元酸 与氨气发生反应生成的盐有 NH4 3PO4 NH4H2PO4和 NH4 2HPO4 其中后两者为酸式盐 3 A中一定含有的物质是CaSO4 4 根据常见实验装置及仪器 气 液热交换时通常使用的仪器是冷凝管 5 硫酸为其中的SO2需经过处理后 才能够排放到大气中 能够测定SO2含量的是 KMnO4溶液 稀H2SO4或碘水 淀粉溶液 因为KMnO4溶液 碘水能够氧化SO2 选择BC 3 明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料 明矾石的组成和明矾相似 此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质 具体实验步骤如下图所示 根据上述图示 完成下列填空 1 明矾石焙烧后用稀氨水浸出 配制500mL稀氨水 每升含有39 20g氨 需要取浓氨水 每升含有251 28g氨 mL 用规格为 mL量筒量取 2 氨水浸出后得到固液混合体系 过滤 滤液中除K 外 还有大量的 检验的方法是 3 写出沉淀物中所有物质的化学式 78 100 取滤液少许 加入NaOH 加热 生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 Al OH 3 Al2O3 Fe2O3 4 滤液 的成分是水和 5 为测定混合肥料K2SO4 NH4 2SO4中钾的含量 完善下列步骤 称取钾氮肥试样并溶于水 加入足量 溶液 产生白色沉淀 依次填写实验操作名称 冷却 称重 6 若试样为mg 沉淀的物质的量为nmol 则试样中K2SO4的物质的量为 mol 用含m n的代数式表示 K2SO4 NH4 2SO4 BaCl2 过滤 洗涤 干燥 解析 1 根据稀释前后溶质的质量不变得0 5L 39 2g L V 251 28g L V 0 078L 78mL 为了减少误差 最好选用比氨水的实际体积稍大一点的量筒即可 3 氨水浸取的过程发生反应Al3 3NH3 H2O Al OH 3 3 根据题意明矾石中含有Al2O3 Fe2O3 这两种氧化物在氨水中不溶解 所以沉淀物为Al OH 3 Al2O3和Fe2O3 4 由于明矾石的组成与明矾相似 所以滤液含有K2SO4和反应后生成的 NH4 2SO4 5 混合肥料中含有K2SO4和 NH4 2SO4 要产生白色沉淀 加入的溶液宜为BaCl2或Ba NO3 2溶液 后续操作应为对沉淀的处理 6 根据题意有 174n K2SO4 132n NH4 2SO4 mg 再由守恒得 n K2SO4 n NH4 2SO4 nmol 解得n K2SO4 mol 4 以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾 过二硫酸铵和氧化铁红颜料 原料的综合利用率较高 其主要流程如下 1 反应 前需在FeSO4溶液中加入 填字母 以除去溶液中的Fe3 A 锌粉B 铁屑C KI溶液D H2 2 反应 需控制反应温度低于35 其目的是 3 工业生产上常在反应 的过程中加入一定量的醇类溶剂 其目的是 4 反应 常被用于电解生产 NH4 2S2O8 过二硫酸铵 电解时均用惰性电极 阳极发生的电极反应可表示为 B 防止NH4HCO3分解 或减少Fe2 的水解 降低K2SO4的溶解度 有利于K2SO4析出 2 2e 解析 先分析各步变化 经反应 后 过滤 所得溶液含 NH4 2SO4 过量的NH4HCO3 反应 是用稀H2SO4与该溶液反应 生成 NH4 2SO4 反应 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 但为不引入杂质 只能用铁屑 2Fe3 Fe 3Fe2 2 温度过高 NH4HCO3会分解 会促进Fe2 的水解 3 反应 的目的是析出K2SO4固体 在水中加入极性较小的有机溶剂 如醇类 可降低离子化合物 如K2SO4 在水中的溶解度 4 电解时阳极发生氧化反应 中S显 7价 可知是由中 6价的S被氧化得到 阴极是H 放电生成H2 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全