第二單元化肥的生產與合理使用1了解化學元素對農作物生長的影響。2認識幾種常見的氮肥、磷肥、鉀肥的性質，認識化肥在農業中的重要作用、對環境的影響與合理使用。3了解尿素的生產流程、鉀肥的制取方法。摻混肥料，又稱配方肥、bb肥，是由不同類型的單質或二元顆粒肥料，按需求比例，進行物理混配。bb肥在加工生產中基本沒有三廢等環境污染物排放，同時可減少化肥浪費及養分流失對水、土壤環境造成的污染。一、植物所需的營養元素1植物所需的營養元素及其來源農作物生長不僅需要陽光、空氣和水，還需要多種化學元素，包括c、h、o、n、p、k和其他微量元素。這些元素都是農作物生長不可缺少的營養元素。c、h、o三種元素可以從空氣和水中獲得，其他元素一般可從土壤中獲得。而n、p、k這三種元素需要量都比較大，僅依靠土壤中含有的n、p、k元素不能滿足植物生長的需要，這就要靠施肥加以補充。2化肥的作用氮肥、磷肥和鉀肥是最重要的肥料。植物缺乏n、p、k元素的癥狀缺乏元素癥狀n植物生長緩慢，葉色發黃，嚴重時葉片脫落p葉片常呈不正常的暗綠色，有時出現灰斑或紫斑，延遲成熟k雙子葉植物葉片開始有點缺綠，后來出現分散的深色壞死斑；單子葉植物葉片頂端和邊緣細胞先壞死，而后向下擴展二、氮肥1尿素的特點尿素的化學式為co(nh2)2，化學名稱為碳酰二胺，是一種無色、無味、無嗅的針狀或棱狀結晶體。尿素的含氮量高達46.67%，是一種高效的氮肥。2人工合成尿素的歷史尿素的人工合成打破了有機物與無機物的界限。18世紀德國化學家維勒想用氯化銨溶液和氰酸銀(agocn)反應制備氰酸銨(nh4ocn)，意外得到有機物尿素，首次用無機物合成了有機物：。3尿素生產工藝的發展(1)生產尿素的原料及反應原理。目前生產尿素的原料是氨和二氧化碳，發生反應的化學方程式為：2nh3co2=nh2coonh4nh2coonh4=co(nh2)2h2o(2)最早的工藝流程。尿素生產最早采用的方法是將原料氨與二氧化碳進行反應，未反應的氨和二氧化碳不返回原料系統，而是送到另一個車間加工成硫酸銨或硝酸銨。由于上述反應不能進行到底，二氧化碳的轉化率只能達到70%左右。未轉化的氨用硫酸或硝酸回收。每生產1 t尿素所排出的未反應的氨，可加工成35 t硫酸銨。盡管氨的利用率不低，但尿素本身的產率并不高，這一工藝目前已很少采用。(3)半循環法工藝流程。半循環法是將生產中未轉化的二氧化碳和氨，從產物中分離出來以后，其中一部分返回原料系統中循環使用，即將氨氣冷凝成液氨再送入尿素合成反應器。另一部分送到別的車間加工成固體氮肥。(4)全循環法工藝流程。目前生產尿素采用的是經過不斷改進后形成的全循環法，其中以水溶液的全循環法最為簡單。其特點是將尿素合成反應液中未轉化成尿素的氨基甲酸銨和過剩的氨，進行逐級降壓分離后用水吸收，再用泵打入尿素合成反應器中循環使用。4尿素的施用在土壤中，尿素發生水解，除了會緩慢地釋放出氨氣被作物吸收作為養料外，還產生二氧化碳供農作物吸收利用，化學方程式為co(nh2)2h2oco22nh3。尿素適用于各種土壤及各種農作物，長久使用不會引起土壤酸化、變硬甚至板結。尿素可以作基肥，也可作追肥；可以在根外施加，也可在農作物葉上噴施。三、磷肥1作為磷肥的鹽應滿足的條件作為磷肥，首先要求含量達到一定值。常以五氧化二磷的含量來衡量礦石的磷肥效率。其次作為農肥，必須具有水溶性才能被作物吸收。因此這種礦石最好是能溶于水的磷酸鹽，或者經過一定的化學處理后有足夠的可溶性磷。2磷酸鹽的溶解性磷酸二氫鈣ca(h2po4)2是可溶性鹽，磷酸一氫鈣cahpo4和磷酸鈣ca3(po4)2在水中均難溶。3磷肥的制取方法(1)原料：氟磷礦石，主要成分為ca5(po4)3f。(2)用硫酸處理即可得到過磷酸鈣(又名普鈣)，主要成分為ca(h2po4)2和caso4，化學方程式為2ca5(po4)3f7h2so43h2o=3ca(h2po4)2h2o7caso42hf過磷酸鈣含有效五氧化二磷約12%20%，是一種具有微酸性的速效磷肥，可施用于各種土壤。可以用酸堿指示劑鑒別過磷酸鈣的酸性。(3)用磷酸來處理氟磷礦石。若用磷酸來處理氟磷礦石，可以得到重過磷酸鈣(又稱重鈣)，化學方程式為ca5(po4)3f7h3po45h2o=5ca(h2po4)2h2ohf重過磷酸鈣能溶于水，其有效五氧化二磷含量可達45%52%，肥效比磷礦粉和過磷酸鈣高。四、鉀肥1鉀肥的來源之一鉀石鹽鉀肥的來源主要也是含鉀的礦石，如可溶性的鉀鹽氯化鉀、硫酸鉀以及它們的復鹽。自然界存在氯化鉀含量極高的礦，稱之為鉀石鹽，這種礦石中還含有氯化鈉。2鉀肥的來源之二鹽鹵海水、鹽湖的鹽鹵中除含有氯化鈉外，還含有豐富的鉀資源。但氯化鉀在海水中的濃度很低，每噸海水中約含0.38 kg。因此，從海水中直接提取鉀肥的經濟成本很高，其工業化的可能性不大。目前人們更多利用鹽鹵來提取鉀肥，將鹽鹵中的氯化鈉除去，即可獲得富集的氯化鉀。3鉀肥的來源三草木灰草木灰也是常用的鉀肥，一般含有5%的鉀。稻草、麥稈、樹枝、木材等燃燒后的灰塵中含有氯化鉀、硫酸鉀和碳酸鉀。在燒制草木灰時，速度要慢，只見冒煙而不見火光，避免燃燒溫度太高使鉀的化合物揮發掉。五、合理使用化肥1以植物生長期所需肥料的最佳配比來研制復合肥料。2要提高化肥利用率，減少化肥在環境中的損失，這是化肥使用過程中防止污染環境的根本原則。3遵循土壤、作物、肥料三者之間的依存關系，以化肥與綜合農業技術相配合為指導原則，確定施肥的品種、數量、比例以及相應的科學施肥技術，做到氮、磷或氮、磷、鉀化肥配合使用，化肥和有機肥配合使用，在肥料中添加微量元素，平衡施肥等。4推廣微生物肥料。例如，磷細菌能分解一些含磷有機物，使磷變成可溶性磷，為植物提供磷肥。思考：氨水和尿素的肥效特點是什么？提示：氨水易揮發且有刺激性氣味，施肥時不能讓它接觸植株，由于氨氣的揮發使肥效降低；尿素含氮量高，肥效高，本身是中性，適用于各種土壤及各種農作物，不會產生土壤酸化、變硬或板結等情況。化肥的種類與性質比較化學肥料名稱化學式主要性質作用氮肥氨水nh3h2o易溶于水氮元素可使植物細胞加速分裂和生長，促進植物枝葉茂盛碳酸氫銨nh4hco3硝酸銨nh4no3氯化銨nh4cl硫酸銨(nh4)2so4尿素co(nh2)2磷肥過磷酸鈣(普鈣)caso4和ca(h2po4)2h2o的混合物能溶于水，最好跟農家肥混合施用磷元素促進作物根系發達，增強抗寒、抗旱能力，還能促進作物提早成熟，穗粒增多，籽粒飽滿重過磷酸鈣(重鈣)ca(h2po4)2鉀肥硫酸鉀k2so4易溶于水鉀元素能促使作物生長健壯、莖稈粗硬，增強對病蟲害和倒伏的抵抗能力，并能促進糖分和淀粉的生成氯化鉀kcl草木灰k2co3復合肥磷酸銨(nh4)3po4易溶于水有效成分高，養分種類多，副成分少，對土壤不良影響小硝酸鉀kno3微量元素肥料硫酸亞鐵feso4易溶于水調節作物的生長發育，增強抗病能力硫酸鋅znso4硫酸銅cuso4硫酸錳mnso4農家肥廄肥、綠肥、糞肥等略含有多種營養元素，營養元素含量較小來源廣、數量大，便于就地取材，就地施用，成本也比較低。但肥效較慢，不利于作物的直接吸收拓展思考：草木灰使用應注意哪些問題？提示：因草木灰中的鉀鹽主要是k2co3，極易溶于水，易流失，故不要在大雨前施用，施用后也不宜大量澆水；另外，草木灰是堿性的，不能與硫酸銨、碳酸銨等銨態氮肥混用，否則易造成氮肥損失。原理是與雙水解，生成nh3和co2、h2o。知識點1化肥的正確施用【例題1】硫酸銨是農村常用的一種銨態氮肥。試回答下列問題：(1)某硫酸銨肥料，實驗測得氮的質量分數為20%，這種樣品中可能混有()。a碳酸氫銨 b硝酸銨c氯化銨 d磷酸氫二銨(2)下列物質不能跟硫酸銨肥料混合施用的是()。a硝酸銨 b草木灰c過磷酸鈣 d氯化鉀(3)田間一次施用化肥過多會使植物變得枯萎發黃，俗稱“燒苗”。其原因是()。a根細胞從土壤中吸收的養分過多b根細胞不能從土壤中吸水c根系不能將水向上運輸d根系加速了呼吸作用，釋放的能量過多解析：(1)硫酸銨含氮量為21.2%20%，則必定含有含氮量比20%小的一種化肥，經計算只有nh4hco3含氮量低于20%。(2)硫酸銨為銨態氮肥，這種肥料不能跟堿性物質混合使用，因易產生揮發性物質氨氣，而降低肥效，硝酸銨、過磷酸鈣ca(h2po4)2h2o、caso4都顯酸性，氯化鉀顯中性，而草木灰的主要成分是k2co3，水解顯堿性。(3)當施用化肥過多時，根細胞不能從土壤中吸水而發黃。答案：(1)a(2)b(3)b點撥：化肥的不合理施用會帶來很多環境問題。一方面是化肥中常含有一些重金屬元素、有毒有機物和放射性物質，施入土壤后形成潛在的土壤污染；另一方面化肥在施用過程中因某些成分的積累、流失或變化，造成土壤退化和水、大氣的污染。根據當地的實際情況合理施用化肥和農藥。化肥的施用要以盡量少的投入、對環境的影響盡量小來保持盡量高的農產品產量及保障食品品質。知識點2化肥中成分的檢測【例題2】農民使用的氮肥主要是“氫銨”和尿素。某化學興趣小組對某“氫銨”化肥進行了專項研究：預測：根據已有知識和“氫銨”的名稱，該小組預測該“氫銨”是碳酸或亞硫酸或硫酸的銨鹽。(1)驗證和探究：nh的驗證：取少量固體藥品于試管中，然后加水溶解，再滴加_濃溶液，將_置于試管口部，加熱試管，若_，則證明含nh。(2)陰離子的探究：a取少量固體藥品于試管中，然后向試管中滴加稀鹽酸，固體全部溶解，將產生的氣體通入下列裝置。觀察到的現象是：溴水無明顯變化，澄清石灰水變渾濁。再向滴加稀鹽酸反應后的試管中，加ba(oh)2溶液，無明顯現象。初步結論：“氫銨”是_的銨鹽。b要進一步確定“氫銨”的成分還需要補做如下實驗：取適量“氫銨”配制成溶液，取試液于一支潔凈的試管中，加足量bacl2溶液振蕩充分反應，若不產生白色沉淀，說明該化肥主要成分為_。若產生白色沉淀，過濾，取濾液加適量的ba(oh)2溶液，也產生白色沉淀，說明該化肥主要成分為_；若不再產生白色沉淀，說明該化肥主要成分為_。(3)該實驗小組設計了以下兩個實驗方案測定該化肥的含氮量，請你閱讀后解釋方案中提出的問題并進行評價：方案(一)圖方案(二)圖方案(一)：準確稱取一定質量的樣品，放入上圖方案(一)的燒瓶中，滴加過量的naoh濃溶液，微熱，按如圖裝置，通過實驗測定燒杯增加的質量(忽略漏斗中附著溶液的質量)。然后進行計算，可得化肥的含氮量。方案(二)：準確稱取一定質量的樣品，放入上圖方案(二)的燒瓶中，滴加過量naoh濃溶液，充分微熱，按如圖裝置，測量生成的氨氣體積(設所測體積為標準狀況下的體積)。然后進行計算，可得化肥的含氮量。請你評價上述兩套方案是否合理。若合理只需要說明結論；若不合理，請簡要說明原因。方案(一)：_。方案(二)：_。解析：這是一道探究性試題，主要考查同學們探究實驗和分析實驗的思維能力。檢驗nh可以將待檢物溶解并加入濃堿溶液加熱，看能否產生使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體。加入鹽酸后氫銨溶解且產生的氣體不和溴水反應，但能使石灰水變渾濁，說明產生的氣體為co2，即氫銨是碳酸的銨鹽。該氫銨究竟是(nh4)2co3還是nh4hco3，可以用bacl2或ba(oh)2等溶液檢驗確定。要確定氫銨中的含氮量關鍵是準確測量生成氨氣的質量。方案一中吸收的氣體中含有水蒸氣，且nh3吸收不完全；而方案二比較合理。答案：(1)naoh濕潤的紅色石蕊試紙變藍(2)a.碳酸bnh4hco3(nh4)2co3和nh4hco3的混合物(nh4)2co3(3)方案(一)：不合理。裝置中沒有干燥裝置，吸收了較多水蒸氣；燒瓶中有氨氣殘留方案(二)：合理點撥：要通過實驗確定某物質的成分，需分別檢驗陽離子和陰離子，并確定二者的物質的量關系。設計實驗時要嚴謹合理，有明顯的實驗現象，而且實驗數據要便于測量、準確無誤；如本題測定氫銨的含氮量，關鍵就是要準確測定氨氣的質量或體積。最后，通過數據進行計算便可以確定陰陽離子的物質的量之比，即確定物質的組成。1將磷肥生產中形成的副產物石膏(caso42h2o)轉化為硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料，無論從經濟效益、資源綜合利用還是從環境保護角度看都具有重要意義。以下是石膏轉化為硫酸鉀和氯化鈣的工藝流程示意圖：(1)本工藝中所用的原料除caso42h2o、kcl外，還需要_等原料。(2)寫出石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后發生反應的離子方程式：_。(3)過濾操作所得固體中，除caco3外還含有_(填化學式)等物質，該固體可用作生產水泥的原料。(4)過濾操作所得濾液是(nh4)2so4溶液。檢驗濾液中含有co的方法是_。(5)已知不同溫度下k2so4在100 g水中達到飽和時溶解的量如下表：溫度/02060k2so4溶解的量/g7.411.118.260時k2so4的飽和溶液591 g冷卻到0 ，可析出k2so4晶體_g。(6)氯化鈣結晶水合物(cacl26h2o)是目前常用的無機儲熱材料，選擇的依據是_。a熔點較低(29 熔化)b能導電c能制冷d無毒(7)上述工藝流程中體現綠色化學理念的是_。解析：此題是一道以工業生產為背景的實驗題，考查了實驗基本操作、離子檢驗、溶解度計算等。從生產流程圖可以看出，所需原料除caso42h2o、kcl外，還需要氨氣、石灰石和水。硫酸鈣是微溶的，碳酸鈣是難溶的，因此石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后生成了碳酸鈣和硫酸銨，生成的碳酸鈣中混有石膏。碳酸根的檢驗可用酸化的方法，若產生氣泡說明濾液中含有碳酸根。硫酸鉀飽和溶液在結晶過程中溶劑的量不變，查表可知不同溫度下的溶解度，先求出591 g飽和溶液中含有的水是500 g，在0可溶解硫酸鉀37 g，所以析出晶體54 g。作為儲熱材料，要求能在室溫左右的溫度下工作，且對人體無害，故選ad。綠色化學要求整個生產過程中不排放污染物，原子利用率高，該生產流程中碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環使用。答案：(1)caco3、nh3、h2o(2)caso4co=caco3so(3)caso4(4)濾液中滴加鹽酸產生氣泡(5)54(6)ad(7)碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環使用等(原子利用率高，沒有有害物質排放到環境中)2請你參與識別化肥的探究活動，有五種化肥，分別是硫酸鉀、氯化鉀、碳酸氫銨、氯化銨和硝酸銨。第一步：稱取五種化肥各10 g，分別研細；第二步：硝酸銨和熟石灰反應的化學方程式是_。第三步：另取三種銨鹽各少量，分別盛于三支試管中，均滴入少量鹽酸，無明顯現象的是_，有氣泡放出的是_。反應的化學方程式：_。第四步：另取氯化銨和硝酸銨兩種銨鹽進行識別，寫出識別時發生反應的化學方程式：_。第五步：取兩種鉀鹽，分別在試管中配成溶液，各滴入幾滴氯化鋇溶液，生成白色沉淀的鉀鹽是_，無明顯現象的鉀鹽是_。解析：三種銨鹽首先滴加鹽酸，有氣體產生的是碳酸氫銨，另兩種銨鹽無現象；氯化銨和硝酸銨的鑒別可用滴加ag來區分，有白色沉淀的是氯化銨，硝酸銨無現象。涉及的反應有2nh4no3ca(oh)2=ca(no3)22nh32h2o、nh4hco3hcl=nh4clco2h2o、nh4clagno3=nh4no3agcl、k2so4bacl2=baso42kcl。答案：2nh4no3ca(oh)2=ca(no3)22nh32h2o氯化銨和硝酸銨碳酸氫銨nh4hco3hcl=nh4clco2h2onh4clagno3=nh4no3a