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高中二年级化学

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首页 高中二年级化学知识 设计实验方案及探究实验 化肥和农药 试题正文
  • 实验题
    硫酸铵是一种常用的铵态氮肥。下表是硫酸铵化肥品质的主要指标。

    ⑴某化学研究性学习小组为本地农业生产服务，对某农用品商店出售的一等品硫酸铵化肥的品质进行探究。
    ［观察外观] 该硫酸铵化肥无可见机械杂质。
    ［实验探究]按下图所示装置进行实验。
    ①烧瓶内发生反应的离子方程式为：___________________。烧杯中盛放的试剂最好是______（填“浓硫酸”、 “稀硫酸”或“水”）
    ②实验过程中，需往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液并充分加热的原因是____________。
    ［交流讨论］
    ③甲同学：根据此实验测得的数据，计算硫酸铵化肥的含氮量可能偏高，因为实验装置中存在一个明显缺陷是：____________；
    ④乙同学：实验装置中还存在另一个明显缺陷是：______________；经过大家充分讨论一致认为：针对甲、乙两位同学指出的实验装置中存在的明显缺陷，需改进实验装置，重新进行实验。
    ［探究结论］
    ⑤称取13.5 g硫酸铵化肥样品，用改进后的实验装置重新进行实验，测得实验后B装置增重3.4 g。则该化肥_________（填“是”或“不是”）一等品。

    ⑵某工厂用石膏、NH3、H2O、CO2制备(NH4)2SO4，首先石膏磨成粉末制成CaSO4悬浊液，然后按如下工艺流程进行产生：

    ①操作1与操作2的顺序能否调换？______（填能与否），理由是______。
    ②常温下，CaCO3和CaSO4的溶解度分别为1.5×10-3g和2.1×10-1g，请解析CaSO4向CaCO3转化的原因。________________。
    ③ 从绿色化学角度考虑，该工艺流程应增加一个操作，这个操作是________________。
    本题信息：2011年同步题化学实验题难度较难 来源:刘平
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设计实验方案及探究实验

化肥和农药

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化学实验方案的设计：

1．概念：化学实验方案的设计是在实施化学实验之前．根据化学实验的目的和要求，运用相关的化学知识和技能，对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。
2．实验方案设计的基本要求
(1)科学性：实验原理、实验操作程序和方法必须科学合理。
(2)安全性：尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作，保护人身安全，保护仪器。
(3)可行性：实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有条件下能满足要求。
(4)简约性：方案简单易行，尽可能采用简单的实验装置，较少的实验步骤和药品。还应遵循完成实验所用时间较短，副反应少，效果好等基本要求。
(5)经济性：综合考虑原料的用量和价格。
3．化学实验设计的基本内容一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：
(1)实验名称；
(2)实验目的；
(3)实验原理；
(4)实验用品(药品、仪器、装置、设备)及规格；
(5)实验装置图、实验步骤和操作方法；
(6)实验注意事项；
(7)实验现象的记录及结果处理；
(8)问题与讨论。
4．化学实验方案设计的基本思路

(1)明确目的、原理首先必须认真审题，明确实验的目的，弄清题目有哪些新的信息，结合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。
(2)选择仪器、药品根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件(如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定的范围内等)，合理选择化学仪器和药品。
(3)设汁装置、步骤根据实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应既完整又简明。
(4)记录现象、数据根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论根据实验观察到的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等，得出正确的结论。


化学实验方案设计的分类：

1．物质性质实验方案的设计研究物质性质的基本方法：观察法、实验法、分类法、比较法等。研究物质性质的基本程序：观察外观性质一预测物质性质一实验和观察一解释及结论。图示如下：

在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系，要根据物质的结构特点，设计化学实验方案来探究或验证物质所具有的一些性质：
2．物质制备实验方案的设计

制备实验方案的设计，应遵循以下原则
(1)条件合适，操作简便；
(2)原理正确，步骤简单；
(3)原料丰富，价格低廉；
(4)产物纯净，污染物少。制备实验方案的设计，主要涉及原料、基本化学反应原理，实验程序和仪器、设备。核心是原料，由原料可确定反应原理，推导出实验步骤及所用仪器。
3．物质检验实验方案的设计

通过特定的反应现象，推断被检验物质是否存在。在对物质进行检验或鉴别时，一般的原则是：
①给出n 种物质进行鉴别，一般只需检验n一1种即可；
②物理和化学方法可并用，一般先用物理方法(如物质的颜色、气味、水溶性等)，再用化学方法；
③设计的实验步骤越简单越好，实验现象越明显越好；
④有干扰离子存在时，应先排除干扰，以免得出错误的结论；
⑤进行检验的一般步骤为：观察外表一一加热固体(确定是否有结晶水)——配成溶液——观察外观一一加入试剂——观察现象——得出结论。

化学实验方案的评价：

对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断，要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。
1．从可行性方面对实验方案作出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则，在对实验方案进行评价时，要分析实验方案是否科学可行，实验方案是否遵循化学理论和实验方法的要求，在实际操作时能否做到可控易行。评价时，可从以下4个方面分析：
(1)实验原理是否正确、可行；
(2)实验操作是否安全、合理；
(3)实验步骤是否简单、方便；
(4)实验现象是否明显。
2．从“绿色化学”视角对实验方案作出评价 “绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。据此，对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价：
(1)反应原料是否易得、安全、无毒；
(2)反应速率是否适巾；
(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高；
(4)合成过程中是否造成环境污染。
3．从安全性方面对实验方案作出评价从安全角度常考虑的主要因素如下：
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；
(2)使用某些易燃易爆品进行实验时要防爆炸(如 H2还原CuO应先通H2可燃性气体点燃前先验纯等)；
(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)；
(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；
(5)冷凝回流（有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；
(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；
(7)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；
(8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序等)。


常见化学肥料：
1、氮肥
①作用：氮是合成蛋白质、核酸和叶绿素的重要元素，氮肥充足会使植物枝繁叶茂、果实硕大。缺少氮元素，会使植物生长发育迟缓或停滞，光合作用减慢等。外观表现为植株矮小，瘦弱，叶片发黄，严重时叶脉为棕色。

②氮肥的特性
a.氮盐与碱混合受热可产生一种无色、有刺激性气味的气体，它能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。例如: NaOH+NH4NO3=NaNO3+H2O+NH3↑
检验按根离子(NH4+)时，需有可溶性碱和红色石蕊试纸。
b.氨水是氨气的水溶液，溶于水的氨气大部分与水反应生成一水合氨。一水合氨在水中发生电离，生成铵根离子和氢氧根离子。由于氨水中存在的阴离子全部是OH-，所以氨水呈碱性，一水合氨属于碱类。请注意，通常情况下氨水指氨气溶于水后生成的一水合氨(NH3·H2O)，切勿将氨水的化学式写成NH4OH，因为氨水中没有NH4OH存在。
c.碳酸氢按受热分解:NH4HCO3==NH3↑+ CO2↑+H2O↑。

③氮的固定将氮气转化为氮的化合物的方法。如:豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气转化为含氮化合物，这类植物无需或只需少量使用氮肥。

2、磷肥
①作用:磷能促进作物生长，增强抗寒、抗旱能力。若缺乏磷元素，常表现为生长迟缓、产量降低，但磷过量则会引起作物贪青晚熟，结实率下降。外观表现为植株特别矮小，叶片出现紫色。

②常见磷肥有磷矿粉[Ca3(PO4)2]、钙镁磷肥(钙和镁的磷酸盐)、过磷酸钙[磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2 和CaSO4的混合物]等。

3、钾肥
①作用:钾肥能保证各种代谢过程的顺利进行、促进植物生民、增强抗病虫害和抗倒伏能力。若缺乏钾元素，常表现为茎秆软弱、容易倒伏、叶片的边缘和尖端呈褐色，并逐渐焦枯。

②常见钾肥有硫酸钾(K2SO4)、氯化钾(KCl)和草木灰(主要成分为K2CO3)等。

(4)复合肥
含两种或两种以土营养元素的化肥。
①特点能同时均匀地供给作物几种养分，充分发挥营养元素间的互补作用，有效成分高。

②种类磷酸按〔磷酸二氢铵NH4H2PO4和磷酸氢二按 (NH4)2HPO4的混合物」、硝酸钾(KNO3)。
常见氮肥及性质:
名称 化学式 性质 注意事项
尿素 CO(NH2)2 白色或淡黄色晶体，易溶
于水，含氮量不超过46.7%，
肥效高且持久，对土壤无
不良影响		 ——
 碳酸氢铵 NH4HCO3 白色晶体，易溶于水，受潮
时常温下就能分解，温度越
高，分解越快，在土壤中不
残留有害杂质，含氮量低于
17.7%		 防分解，贮存和运输时
都要密封.不要受潮或暴
晒，施肥后掩盖或立即
灌溉，不要与碱性物质
混合使用
硝酸铵 NH4NO3 白色晶体，易溶于水，高温
或受猛烈撞击时易爆炸，含
氮量低于35%，对土壤无不
良影响		 不要与易燃物质或碱性
物质混合在一起，结块
时，不要用铁锤砸碎
硫酸铵 (NH4)2SO4 白色固体，易溶于水，常温
下性质稳定，不宜长期大量
使用，否则会使土壤酸化、
板结硬化		 不能与碱性物质混合，
不宜长期大量使用
氨水 NH3·H2O 氨气的水溶液，易挥发，显碱性 运愉、扩存、使用时要
防挥发

化肥和农家肥的比较：
所含元素种类少，但营养元素含量大 常含有多种营养元素，但营养元素含量较少
一般易溶于水，易被农作物吸收，肥效较快 一般较难溶于水，经腐熟后逐步转化为可溶于水、能被作物吸收的物质，肥效慢但肥期较长
便于工业生产，成本较高 便于就地取材，成本低廉
长期使用会破坏土壤的结构，使果蔬、谷物含有超量化肥，影响人体健康；化肥还会造成水体污染，引起水体富营养化 能改良土壤结构

使用化肥、农药的利与弊：
①利：化肥、农药对提高农作物的产量具有重要的作用。

②弊：
a.不合理施用化肥会带来很多环境问题，一方面化肥中含有一些重金属元素、有毒有机物和放射性物质，施人后会引起潜在的土壤污染；另一方面化肥在施用过程中，因某些成分的积累、流失或变化，引起土壤酸化，水域中氮和磷含量升高，氮化物和硫化物气体排放等，造成土壤退化和水、大气环境的污染。
b.农药本身有毒，在杀灭病虫害的同时也带来了对自然环境的污染和对人体健康的危害。

使用化肥的注意事项：
①铰态氮肥不能与碱性物质(如碱、草木灰等)一起使用，因为铵态氮肥中的NH4+遇到OH-会生成易挥发的NH3，降低肥效。

②使用氨水或磷酸氢铵时要防止挥发，立即灌溉或用土盖上，人要站在上风口，因氨气对人的眼、鼻等膜有刺激作用。

③硝酸按受热易分解，在高温或猛烈撞击时易发生爆炸。所以当硝酸铵受潮结块时，不要用铁锤砸碎。

④硫酸按不易长时间使用，以免造成土壤酸性增强或土壤板结。

化肥鉴别的方法：
①一看、二闻、三溶看外观，氮肥、钾肥为白色晶体，磷肥是灰白色粉末；闻气味，碳酸氢按有强烈的氨味，可直接将它与其他氮肥相区别；加水溶解，氮肥、钾肥全部溶于水，磷肥大多不溶于水。铵盐的鉴别：(NH4)2SO4、NH4NO3等和熟石灰混合研磨，放出具有刺激性气味的氨气。

②氮肥的简易鉴别氮肥中的氨水呈液态，碳酸氧钱有强烈的氨味，据此可直接将它们与其他氮肥相区别。其他常见氮肥可按下列步骤鉴别:

注意硫酸铵、氯化铵、硝酸铵同时鉴别时，不能先加硝酸银溶液鉴别氯化铵，因为硝酸银与硫酸铵反应，可能生成微溶物硫酸银，也可能出现沉淀。所以要区分含SO42-、Cl-和NO3-的三种物质时，一般是先加硝酸钡来鉴别出含有SO42-的物质，再加入硝酸银，鉴别出含有Cl-的物质，无现象的则是含有NO3-的物质。

③化肥鉴别歌鉴别化肥简易行，无锈铁片火烧红；化肥分别铁上放，各自现象皆不同；遇铁冒烟化成水，定是尿素不可疑；若是只熔不冒烟，刺鼻气味是磷铵；一阵烟后冒火星，必是硝铵显神通；铁上发出紫火焰，吱吱微响是硫铵；要想测知氯化铵，触铁味如浓盐酸；磷肥多为灰白色，置于红铁味难闻；放于红铁爆噼啪，无氨味者硫酸钾，氨化磷肥与有别，无烟臭气呛煞人；上述现象若不符，其中有诈须谨慎；认真鉴别把握准，防止上当把钱费。
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