Глава 1. Минеральные удобрения
1.Общая классификация удобрений
В клетках растений содержитсяболее 70 химических элементов — практически все, имеющиеся в почве. Но длянормального роста, развития и плодоношения растений необходимы лишь 16 из них.Это элементы, поглощаемые растениями из воздуха и воды, — кислород, углерод иводород, и элементы, поглощаемые из почвы, среди которых различаютмакроэлементы — азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера и микроэлементы —молибден, медь, цинк, марганец, железо, бор и кобальт.
Отдельным растениям длянормального роста и развития требуются и другие химические элементы. Так,например, сахарной свекле для получения высокого урожая корнеплодов нуженнатрий. Он также ускоряет рост и улучшает развитие кормовой свеклы, ячменя,цикория и других культур. Положительное влияние на обмен веществ у некоторых растенийоказывают кремний, алюминий, никель, кадмий, иод и др.
Наиболее полно потребностисельскохозяйственных культур в питательных элементах удовлетворяются привнесении в почву удобрений. Недаром их образно называют витаминами полей.
Удобрения содержат питательныеэлементы в связанном виде, т. е. в виде их соединений. Растения поглощают этисоединения из почвы, при этом осуществляется ионный обмен. Если, например,взять пробу почвы, насыщенной кальцием, и взболтать ее с раствором какой-либосоли, например хлоридом калия, то часть ионов К+ из раствораперейдет в соединение с почвой, а в раствор вместо К+ перейдет Са2+:
/>
По химическому составу удобренияделятся на неорганические, или минеральные, органические, органоминеральные ибактериальные. Схема классификации удобрений представлена на с. 248.
Минеральныеудобрения —вещества неорганического происхождения. По действующему, питательному элементуминеральные удобрения подразделяют на макроудобрения: азотные, фосфорные,калийные и микроудобрения (борные, молибденовые и т. д.).
Для изготовления минеральныхудобрений используют природное сырье (фосфориты, селитры и др.), а такжепобочные продукты и отходы некоторых отраслей промышленности, например сульфатаммония — побочный продукт в коксохимии и производстве капрона. Минеральныеудобрения получают в промышленности или механической обработкой неорганическогосырья, например измельчением фосфоритов, или с помощью химических реакций.Выпускают твердые и жидкие минеральные удобрения.
Органическиеудобрения —вещества растительного и животного происхождения. В первую очередь, это навоз,торф, компосты, птичий помет, городские отходы и отбросы пищевых производств.Сюда относят и зеленые удобрения (растения люпин, бобы).
/>
Внесенные в почву, эти удобренияпод действием почвенных микроорганизмов разлагаются с образованием минеральныхсоединений азота, фосфора, калия и других питательных элементов.
Органоминеральныеудобрения содержаторганические и минеральные вещества. Их получают путем обработки аммиаком ифосфорной кислотой органических веществ (торфа, сланцев, бурого угля и др.) илипутем смешивания навоза или торфа с фосфорными удобрениями.
Бактериальныеудобрения —препараты (азотобактерин, нитрагин почвенный), содержащие культурумикроорганизмов, поглощающих органические вещества почвы и удобрений ипревращающих их в минеральные.
По агрохимическому воздействиюминеральные удобрения разделяют на прямые и косвенные.
Прямыеудобрения предназначаютсядля непосредственного питания растений. Они содержат азот, фосфор, калий,магний, серу, железо и микроэлементы (В, Mo, Си, Zn). Подразделяются на простые и комплексные удобрения.
Простые удобрениясодержат одинэлемент питания (азот, фосфор, калий, молибден и т. д.). Это
•азотныеудобрения, которые различают по форме соединений азота (аммиачные, аммонийные,амидные и их сочетания);
•фосфорныеудобрения, которые разделяют на растворимые в воде (двойной суперфосфат) инерастворимые в ней (фосфоритная мука и др., используемые на кислых почвах);
•калийныеудобрения, которые разделяют на концентрированные (КС1, К2С03и др.) и сырые соли (сильвинит, каинит и др.);
•микроудобрения— вещества, содержащие микроэлементы (Н3В03, молибдатаммония и др.).
Комплексныеудобрения содержатне менее двух питательных элементов. По характеру их производства ониподразделяются на следующие группы:
• смешанные — получаютмеханическим смешиванием различных готовых порошкообразных или гранулированныхудобрений;
• сложносмешанные гранулированныеудобрения — получают смешиванием порошкообразных готовых удобрений с введениемв процессе смешивания жидких удобрений (жидкого аммиака, фосфорной кислоты,серной кислоты и др.);
• сложные удобрения — получаютхимической переработкой сырья в едином технологическом процессе.
Косвенныеудобрения применяютдля химического, физического, микробиологического воздействия на почву с цельюулучшения условий использования удобрений. Например, для нейтрализациикислотности почв применяют молотые известняки, доломит, гашеную известь, длямелиорации солонцов — гипс, для кислования почв — гидросульфит натрия.
Питательную ценность удобренийусловились выражать через массовую долю в них азота N, оксида фосфора (V) Р205или оксида калия К20.
Массовую долю азота в удобрениирассчитывают так же, как и массовую долю элемента в каком-либо соединении сизвестной молекулярной формулой. Например, для определения массовой доли азотав азотном удобрении — натриевой селитре NaN03 находят сначала относительную молекулярнуюмассу NaN03:
Mr(NaN03) = 23 + 14 + 48 =85.
Далее относительную атомную массуазота Ar(N) = 14 делят на относительнуюмолекулярную массу соединения и результат выражают в процентах.
При определении массовой доли Р205и К20 в удобрении нужно учитывать, что самих соединений, отвечающихэтим формулам, в удобрениях нет, поэтому расчет носит условный характер.Например, массовую долю Р205 в двойном суперфосфате Са(Н2Р04)2рассчитывают следующим образом:
1) находят относительнуюмолекулярную массу дигидрофосфата кальция
Мг[Са(Н2Р04)2]= 40 + 4 + 62 + 128 = 234
и относительнуюмолекулярную массу оксида фосфора
(V) Мг(Р205)= 62 + 80 = 142;
2) зная относительнуюмолекулярную массу оксида фосфора (V) и учитывая, что в молекулах обоихсравниваемых веществ содержится одинаковое число атомов фосфора (по два атома),делят второе число на первое, результат выражают в процентах. Итак,
u>(P205) = HI = 0,607, или 60,7% .
Рассмотрим теперь, как определяютв удобрениях массовую долю К20. Пусть требуется найти массовую долюК20, отвечающую чистому хлориду калия КС1. Для этого поступаютследующим образом:
1) вычисляют относительнуюмолекулярную массу хлорида калия
МДКС1) = 39 + 35,5 =74,5
и относительнуюмолекулярную массу оксида калия
Мг(К20)= 78 + 16 = 94;
2) знаяотносительную молекулярную массу оксида калия и учитывая, что в молекулехлорида калия один атом калия, а в молекуле оксида калия — два атома, делятотносительную молекулярную массу оксида калия на удвоенную относительнуюмолекулярную массу хлорида калия, результат выражают в процентах.Азотные, калийные и фосфорные удобрения.
Азотные удобрения получают изаммиака и азотной кислоты на химических заводах. Наиболее типичные азотные удобренияпредставлены в таблице 11.
Аммиачную селитру NH4N03 — довольноконцентрированное азотное удобрение (34,5% азота) получают по реакции междуаммиаком и азотной кислотой:
/>
Выпускают это удобрение вмелкокристаллическом виде или в форме гранул. Относится к лучшим азотнымудобрениям и пригодна к применению на кислых и щелочных почвах. Дальнейшеесовершенствование технологии производства аммиачной селитры должно идти внаправлении улучшения ее физических свойств: чтобы селитра не слеживалась,важно повысить прочность гранул, которая позволяла бы смешивать аммиачнуюселитру механизированным способом с другими удобрениями.
/>
/>
Мочевина также являетсяэффективной формой азотных удобрений. Она имеет высокое содержание азота (46%)и меньше слеживается по сравнению с аммиачной селитрой.
Жидкий аммиак — этовысококонцентрированное удобрение (82% азота). В сельском хозяйстве, используютне посредственно жидкий аммиак, а также аммиакаты, получаемые при растворении внем аммиачной селитры или смеси аммиачной и кальциевой селитры.
/>
Названия и химический составкалийных удобрений представлены в таблице 1. Основным сырьем для ихпроизводства служит минерал сильвинит КС1 • NaCl, богатейшие залежи которогорасполагаются в Соликамске. Здесь на глубине от 100 до 300 м залегают миллиарды тонн сильвинита.
Каким способом отделить хлоридкалия от хлорида натрия? Растворимость хлорида натрия с понижением температурыпочти не изменяется, а растворимость хлорида калия резко уменьшается. Поэтомупри охлаждении до комнатной температуры насыщенного при 100 °С растворасильвинита в воде значительная часть хлорида калия выпадает в осадок. Кристаллыотделяют фильтрованием, а раствор используют для растворения следующей порциисильвинита. Этот способ осуществляют в промышленности.
Фосфорные удобрения (табл. 2)получают при переработке руд, содержащих фосфор (фосфориты и апатиты), изкостей животных в небольшом количестве и отходов металлургического производства(шлаки).
Простой суперфосфат Са(Н2Р04)2+ 2CaS04 получают привзаимодействии фосфоритной или апатитовой муки с серной кислотой по уравнению:
/>
Простой суперфосфат применяют дляпитания всех культур. К недостаткам его относится наличие гипса CaS04, который являетсябалластом и тем самым удорожает транспортировку удобрения от завода до поля.Поэтому особое значение он имеет для культур, нуждающихся, кроме фосфора, вгипсе (клевер и другие бобовые). Лучшей формой его применения являетсягранулированный простой суперфосфат.
Двойной суперфосфат Са(Н2Р04)2отличается от простого тем, что не содержит гипса. Выпускается в виде порошка игранул. Его производство осуществляется в две стадии:
/>
б) жидкую часть отделяют отосадка (гипса и других
примесей) и обрабатывают ею новую порцию сырья:
/>
Преципитат СаНР04 • 2Н20получают взаимодействием Н3Р04, полученной экстракционнымспособом, с известковым молоком или мелом:
/>
Или
/>
Отечественный агрохимик Д. Н.Прянишников предложил получать преципитат путем обработки фосфатного сырьяазотной кислотой. При этом дополнительно образуется кальциевая селитра.Преципитат можно смешивать с любым удобрением. Он может применяться на всехпочвах и под различные культуры.
В последнее время большой интересвызывает возможность применения в качестве удобрения красного фосфора. Оннеядовит, является самым концентрированным фосфорсодержащим продуктом (229% впересчете на Р205). Его можно вносить в почву в запас наряд лет. Агрохимические исследования показали, что из общего количествавнесенного в почву красного фосфора за сезон в растение переходит 15—17%,остальное количество остается в почве и используется в последующие годы.
Почему фосфоритную мукуцелесообразно вносить в почву до посева?
Почему внесенная в почвуфосфоритная мука действует в течение нескольких лет?
Почему некоторые фосфорныеудобрения (фосфоритная мука, преципитат, красный фосфор), внесенные в почву,сохраняют свои питательные свойства в течение нескольких лет, а калийныеудобрения нужно вносить в почву ежегодно?
Какие питательные элементысодержатся в комплексных удобрениях: фосфат калия, калийная селитра,дигидрофосфат аммония (аммофос)? Какова массовая доля каждого питательногоэлемента в этих удобрениях?
Комнатные растения можно поливатьподкормкой из минеральных удобрений: в 1 л воды растворяют 2,5 г KN03, 2,5 г КН2Р04 и 10 г Ca(N03)2. Какова массовая доля (в %)каждого из компонентов в такой подкормке?
В образце суперфосфата массоваядоля оксида фосфора (V) составляет 20%. Найдите массовую долю дигидрофосфатакальция в удобрении.
Водный раствор содержит 39,2 г фосфорной кислоты. Его нейтрализовали раствором, содержащим 37 г гидроксида кальция. Найдите массу полученного преципитата.
Глава 2. Изучение минеральныхудобрений в школе
Вшкольном курсе химии минеральные удобрения рассматриваются подробно в IXклассе. Как известно, состав удобрений, их свойства, применение и эффективностьизучает специальная наука — агрохимия (агрономическая химия). Основы агрохимиив школе рассматриваются на факультативных занятиях «Химия в сельском хозяйстве.Хотелось бы заметить, что если в городских школах изучение минеральныхудобрений может носить общепознавательный характер, то в сельских школах крассмотрению этого вопроса следует подойти более подробно как в теоретическомтак и в практическом плане. Изучение минеральных удобрений, на современномнаучном уровне окажет большую помощь школьникам для подготовки их к практическойдеятельности в сельском хозяйстве. В связи с этим и хочется поделитьсяотдельными мыслями по улучшению изучения минеральных удобрений в школе и ихпрактическому применению.
Минеральныеудобрения, как правило, содержат некоторое количество различных примесей(балласта). Это зависит от сырья и технологии получения удобрений. Поэтомуназывать удобрения, хотя бы для примера, химически чистыми веществами (как данов учебнике неорганической химии для IX класса), не совсем правильно.Искусственное введение понятия об удобрениях как о химически чистых веществахнередко вводит учителей в заблуждение, и многие из них используют на урокаххимически чистые реактивы вместо натуральных удобрений (хлористого калия,сульфата аммония, суперфосфата и др.). Вполне понятно, что внешний вид ипроявление химических реакций у таких химически чистых веществ будут отличатьсяот удобрений.
Вучебнике также приводится пример расчета процента действующего вещества вудобрениях по химическим формулам. На наш взгляд, этого делать нельзя, так какудобрения не химически чистые вещества, а смеси. При таких расчетах надоуказывать количество примесей для того, чтобы получить точный результат.Приведенным в учебнике методом нельзя определить процент действующего веществав фосфоритной муке, сильвините, калийной соли. Да и у других удобрений,полученных искусственно синтетическим путем (мочевина, аммиачная селитра), этотспособ дает завышенные, не соответствующие действительности, показатели. Вагрохимии и в практике сельского хозяйства, такие расчеты никогда непроводятся. Процент действующего вещества в каждом виде и партии удобренийопределяется в заводских агрохимических лабораториях на основанииколичественного метода аналитической химии, а затем он указывается в накладныхдокументах (сертификатах) и на этикетках, приложенных к удобрениям. В практикесельского хозяйства и при работе с удобрениями в школе процент действующего вних вещества надо брать из этих же документов или из справочников.
Вполнецелесообразным можно считать определение процента действующего вещества аудобрениях аналитическим путем. Такая работа тесно увязывается с агрохимией ипрактикой сельского хозяйства, расширяет знания и умения школьников в нужномнаправлении, повышает их интерес к сельскому хозяйству.
Следовательно,устанавливая межпредметные связи агрохимии с неорганической химией в школе,следует исключить примеры и понятия по отношению к удобрениям, как химическичистым веществам, а также расчет действующего вещества по химическим формулам.
Вагрохимии, как известно, сложились определенные названия удобрений. Ониобщеприняты в сельском хозяйстве. Однако в связи с изменением номенклатурынеорганических соединений многие удобрения в школе стали называть по-иному.Например, удобрение хлористый калин (КО) в школьном курсе неорганической химииназывают хлоридом калия; аммиачную селитру (NH4NOs) —нитратом аммония; жидкое удобрение аммиачную воду или водный раствор аммиака (NH4OH) гидроксидом аммония. Нам думается, что при изученииудобрений следует указывать традиционные, общепринятые в агрохимии названия иновые, современные, принятые в школе.
Нормывнесения минеральных, или заводских, удобрений под сельскохозяйственныекультуры выражаются в килограммах действующего вещества (д. в.) или в центнерахтука на 1 га (ц/га). Нередко при постановке полевых опытов учителя нечеткоуказывают нормы внесения удобрений. Например, говорят о внесении 4,0 ц/гафосфорных удобрений, но не называют конкретно каких. Если указанная нормавносится в виде простого суперфосфата, который содержит 19% фосфора, то будетвнесено 76 кг/га д. в., если двойного суперфосфата (42%)—то 168 и еслифосфоритной муки (23%)—то 92 кг/га д.в.
Какуже отмечалось, чаще всего норма внесения удобрений выражается в кг/га д. в.Вносят же удобрения в виде конкретных туков. Поэтому надо уметь норму внесенияудобрений, выраженную в кг/га д. в., переводить в ц/га тука. Например нужновнести Nso, имеется мочевина с содержаниемазота 42%. Соответственно мочевины следует внести (60: 42) 1,4 ц/га s.
На пришкольном участке ипри проведении мелкоделяночных опытов с удобрениями приходится определятьколичество удобрений, вносимых на небольшие площади, исходя из установленныхнорм. Например, определили, что следует внести карбамида 1,4. ц/га. Требуетсянайти, сколько нужно внести его (в г) На делянку в 20 м2. Расчет проводят так. Вначале 1,4 ц переводят в граммы, затем определяют, сколькограммов удобрения приходится на 1 м2 в соответственно 20 м2
/>
еслиустановили внести 1,4 ц/га карбамида, то это будет соответствовать 1,4 кг на ТОО м2 (1,4 ц/га =140 кг/га ==1,4 кг/100 М2). Это закономерно длялюбой нормы. Абсолютная величина, выражающая норму внесения удобрения, остаетсябез изменения, а изменяется только масштаб измерений— вместо ц/га становитсякг/100 м2 (3,5 ц/га» =3,5 кг/100 и!, 5,0 ц/га=5,0 кг/100м2 и т. д.).
Для проверки выполнениязаданий учащихся рекомендуем вести запись расчета по такой форме. Например, наделянку полевого севооборота пришкольного участка намечено внести NeB, Размер делянки 50 м2. Имеются удобрения: карбамидс содержанием азота 42%, суперфосфат простой (д. в. 19%), хлористый калий (д.в. 56%). Требуется определить,.сколько граммов каждого удобрения надо внестина делянку.
/>
Как видно, расчет оченьпрост. Учитель или ученик, рассуждая логически, проводят запись в тетради илина классной доске по определению количества удобрений на любую заданную площадьмелкоделяночного опыта. В этом мы убедились на своем длительном опыте работы сошкольниками.
Глава 3. К методикепроведения практической работы «Распознавание удобрений»
Вкруг экспериментально изучаемых удобрений необходимо включить: аммофос,аммиачную селитру, хлорид калия, фосфоритную муку, сульфат аммония, суперфосфат(простой, двойной), карбамид, сульфат калия. Включение в число удобрений дляизучения в курсе химии карбамида — органического вещества — наряду сминеральными удобрениями вызвало необходимость дать более корректное названиепрактической работе «Распознавание удобрений». Таким образом, дляэкспериментального изучения предлагаются простые и сложные удобрения.
Анализмногих комплексных удобрений входят смеси различных солей, содержащих, какправило, три питательных вещества. Поэтому их распознавание проводить неследует. Однако эти удобрения (особенно нитроаммофоску, жидкие комплексныеудобрения — ЖКУ) целесообразно использовать для решения экспериментальных задачв конце изучения темы «Минеральные удобрения». Например:
1. Докажите на опытах,что нитроаммофоска содержит ионы;
/>
2.Докажите, что в составе жидкого комплексного удобрения (ЖКУ)5содержатся аммонийные группы.
Практическаяработа, по распознаванию удобрений требует большой предварительной экспериментальнойподготовки учащихся. При выполнении лабораторных опытов они знакомятся сазотными и фосфорными удобрениями (их внешним видом) растворимостью в воде), скачественными реакциями на соли аммония и нитраты. Сюда же необходимо включитькраткое изучение карбамида (мочевины), который нашел широкое применение всельском хозяйстве не только как ценное азотное удобрение, но и как добавка вкорма животных. Учитель отмечает, что карбамид — органическое соединение, атомыв нем связаны ковалентной связью. Карбамид представляет собой белое кристаллическоевещество, хорошо растворимое в воде. При нагревании карбамид легко разлагаетсяс выделением аммиака. Это свойство и можно использовать для распознаванияданного удобрения.
В пробирку помещают 1—2гранулы или немного порошка карбамида (покрывают им только дно) и слегканагревают. К ее отверстию подносят влажную фенолфталеиновую бумажку. Предлагатьучащимся полное уравнение реакции с образованием биурета не следует:
/>
Кроме лабораторныхопытов, предваряющих практическую работу, учащиеся, готовясь к занятию, должныповторить тему «Азот и фосфор», калийные» фосфорные и азотные удобрения.Желательно, чтобы они предварительно ознакомились с предлагаемой нами таблицей 1«Распознавание удобрений», но не переносили ее в тетрадь. Главное, чтобыучащиеся поняли, что таблица позволяет распознавать минеральные удобрения,устанавливать ионы:
/>
Рекомендуемаятаблица определения удобрений отличается от той, которая помещена в стабильномучебнике для IX класса, не только отбором удобрений, но и методикой ихустановления, а также заменой дефицитных реактивов более доступными. Так, мы неиспользуем нитрат серебра, который необходим для распознавания хлоридов ифосфатов. Это объясняется не только тем, что данная соль дефицитна и частоотсутствует в школе, но и тем, что суперфосфат может не давать желтый осадок,так как удобрение содержит различные примеси (в зависимости от сырья).
/>
Дляобнаружения фосфорных удобрений, можно использовать растворимую соль алюминия,которая приводит, к образованию нерастворимого фосфата алюминия AIPO4 белого цвета. Другие растворимые удобрения с солью алюминияосадков не дают.
Исключениенитрата серебра приводит к тому, что хлорид калия остается нераспознанным.Чтобы доказать, что данная соль является хлоридом, можно использовать ацетатсвинца, который при взаимодействии с хлоридом дает белый осадок РЬСЬ. Однакопри сравнительном анализе удобрений можно практически не прибегать к этой соли.Хлорид калия определяют методом исключения.
Втаблицу не включена реакция удобрения с серной кислотой и медью по следующимсоображениям:
а)для распознавания иона NCVпредставлено в таблице только одно нитратное соединение— нитрат аммония;
б)реакция небезвредна для учащихся, если не придерживаться определенныхрекомендаций. Практика показывает: если в таблице указана реакция, учащиеся,как правило, проводят ее со всеми удобрениями. В связи с этим к указаннойреакции следует прибегать только в необходимых случаях. Аммиачную селитру легкоотличить от прочих удобрений, содержащих аммонийную группу, с помощью другихреакций.
Втаблицу введена новая графа: «Слабое нагревание твердого удобрения». Она данапоследней не случайно. К нагреванию удобрений учащиеся прибегают в последнююочередь, когда требуется распознать аммиачную селитру или карбамид. Другие,соли аммония должны быть уже определены с помощью химических реакций.
Карбамиди аммиачная селитра при нагревании ведут себя вначале аналогично: они плавятся.Но при дальнейшем нагревании карбамид разлагается с выделением аммиака, анитрат аммония —с выделением оксида азота (I) NaOгаза без запаха и цвета.
Известно,что большие трудности возникают при распознавании удобрений, содержащих ионыкалия, по окраске пламени. Дело в том, что удобрения обычно содержат примеси.Например, в хлориде калия молено обнаружить хлорид натрия. Примеси скрадываютфиолетовую окраску пламени калия. Поэтому в таблице для распознавания удобренийэтот показатель не указан.
Изучаятаблицу для распознавания минеральных удобрений, учащееся могут заметить, чтоне растворяется в воде фосфоритная мука, мало растворяется суперфосфат, все остальныеудобрения хорошо растворяются. К растворению удобрений прибегают тогда, когдаречь идет об определения ионов С1~,
SO-, NH, НРО. Для этого 1—2 гранулы или немного порошка удобрения(покрыть им только днопробирки) растворяют в 1 мл воды.
Распознаваниеудобрений учащиеся проводят только с малыми количествами.
Практическаяработа может быть проведена по двум вариантам. Первый вариант: учащимсяпредлагаются два удобрения в пакетах (под номерами), и нужно определить ихсодержимое. Ученик начинает выполнять задание с процесса растворения удобрений.Это позволит установить фосфоритную, муку и суперфосфат (для распознаванияудобрений по первому варианту нежелательно предлагать фосфоритную муку).Допустим, что в двух пакетах растворимые удобрения. Далее исследуетсясодержимое пакета № 1. Ученик переливает к нескольким каплям раствора удобрения2— 3 капли раствора хлорида бария—выпадает белый осадок, Анион установлен.Согласно таблице, это удобрение может быть сульфатом аммония, аммофосом илисульфатом калия (суперфосфат устанавливается по растворимости). Проводя реакциюс раствором щелочи, учащийся обнаруживает аммиак. Отсюда он делает вывод:сульфат калия исключается, остается предположить, что в пакете находитсясульфат аммония или аммофос. Чтобы установить удобрение, действуем растворомхлорида алюминия: исследуемое удобрение не дает реакции. Следовательно, этосульфат аммония.
Теперьисследуется, пакет № 2: раствор удобрения не дает осадков с хлоридом бария, хлоридомалюминия, не реагирует со щелочью (при нагревании) и не разлагается при слабомнагревании. Следовательно, исследуемое удобрение — хлорид калия.
Свои результаты опытовученик может отразить в табл. 2 (отсутствие записи или прочерка показывает, чтопроводить соответствующий опыт нецелесообразно, так как удобрение ужеопределено).
/>
Рассмотримеще один пример, Удобрение из пакета № 1 не дает реакции с хлоридами бария иалюминия, при нагревании с раствором щелочи выделяется аммиак (обнаруживаетсяфенолфталеиновой бумажкой), но аммиак не обнаруживается при нагревании твердогоудобрения. Это нитрат аммония. Удобрение же из пакета № 2 не дает ни одной »изуказанных реакций, но оно легко разлагается при нагревании с выделениемаммиака. Это карбамид. Следует иметь в виду, что ряд аммонийных солей, такжетермически разлагается е выделением аммиака (дигидрофосфат аммония, сульфатаммония в др.), но, в отличие от карбамида, они дают реакции на соответствующиеанноны.
Судобрением по первому варианту приходится иногда проводить до четырех реакций,поэтому в пакетах должно быть не менее 4-5 гранул удобрения. Если дляраспознавания требуется проводить меньше реакций, то соответственно уменьшаетсяи число гранул удобрения.
Повторому варианту каждому ученику предлагаются две экспериментальные задачи, вкаждой из которых 3 известных удобрения. Приведем несколько примеров задач.
Втрех пакетах под номерами даны следующие удобрения:
а) аммофос, аммиачная селитра, хлоридкалия;
б)сульфат аммония, суперфосфат, сульфат калия;
в)карбамид, хлорид калия, фосфоритная мука.
Определите,какое удобрение находится в пакете с соответствующим номером».
Прежде чем приступить крешению задачи, ученик должен составить план ее решения. Например, для задачи«а» (см. табл. 3):
/>
Необходимообратить особое внимание учащихся на рациональное решение задач, исключающеепроведение лишних реакций. При выставлении оценки следует это учитывать.
Проведением практическойработы не завершается вопрос распознавания удобрений. На последующих уроках ипрактических занятиях необходимо продолжить закрепление знаний учащихся обудобрениях. Глава 3. Методические разработки по теме: «Минеральныеудобрения»
Цели:
· усвоениеучащимися состава азотных, фосфорных, калийных удобрений и их биологическойроли,
· развитие уменийприменять имеющиеся знания в новых ситуациях,
· закреплениезнаний о единстве живого и неживого,
· развитие интересак истории и новым фактам науки.
Оборудование и реактивы: набор удобрений, вода, растворынитрата серебра и ацетата натрия, два образца в пробирках, держалка, стенгазета«Роль ученых в развитии агрохимии», задания к уроку.
ХОД УРОКА
I. Актуализация знаний
Учитель:
Орешек знанийтверд,
Но все же мыне привыкли отступать.
Нам расколотьего поможет
Желание «хочубольше знать!»
– С такимжеланием начнем урок.
В наши днипотребительские отношение к природе, расходование ее ресурсов без осуществлениямер по их восстановлению уходит в прошлое. Не каждый регион, не каждый районможет гордиться плодородием своей почвы, но любое наземное природноесообщество, тем более человек, своим существованием обязаны почве. Почему?
Ответ учащихся: Почва является средой обитания единственных на Землеавтотрофных организмов – растений. Только растения из неорганических веществсинтезируют органические вещества. Все остальные животные, люди – потребителиорганических веществ. Вот почему мы обязаны почве.
Учитель: Поэтому мы должны знать, как поддерживать и приумножитьплодородие почвы.
Изучениевопросов питания растений и повышения их урожайности путем примененияминеральных удобрений является предметом агрохимии. Тема нашего урока«Минеральные удобрения».
II. Домашнее задание:§23, вопросы 7-10, задание 3,4 (по стр.70 уч. химии), §47 (по биологии)
Чтобы успешновыполнить домашнее задание, на уроке мы должны знать классификацию удобрений, ихсостав и влияние удобрений на развитие растений.
Для решенияэтих задач, мы будем опираться на знания, полученные на предыдущих уроках химиии биологии.
III. Изучение новой темы
Учитель: Основоположниками агрохимии являются немецкий ученый Либих.Юстус, в России Д.И.Менделеев, позже идеи Менделеева развивал Д.Н.Прянишников.Называя фамилию Д.И.Менделеева, я не ошиблась. Да, это тот ученый, который 140лет тому назад открыл периодический закон химических элементов.
Как же былирешены вопросы повышения плодородия почвы Д.И. Менделеевым?
Сообщение учащегося: Будучи великим естествоиспытателем, Д.И. Менделеевпридавал большое значение экспериментальным исследованиям. Чтобы знать, какреагируют растения на те или иные питательные вещества при корневом питании,какую дозу и как вносить минеральные удобрения, он впервые в России поставилполевые опыты на полях своего имения в подмосковном селе Боблово. Ученый самсоставил программу опытов, осуществил их закладку, проводил наблюдения, делалвыводы, впоследствии привлек к этой работе студентов сельхозакадемии, в числе которыхбыл и будущий ученый К.А Тимирязев.
За 5-6 летзапущенное и отсталое имение превратилось в образцовое, его урожай в 3 разапревышали урожаи соседних мужиков. В результате Менделеев заложил основынаучного земледелия.
Учитель: Менделеев разработал оптимальные соотношения употребленияминеральных удобрений с содержанием каких питательных элементов?
Ответ учащихся: Азота, фосфора, калия.
Учитель:Какое влияние оказывает азот на растения?
Сообщение учащегося: При недостатке азота задерживаетсяобразование зеленой части растений – листьев, стеблей. Растения плохо растут,листья становятся бледно – зелеными и даже желтеют. Азот – обязательная частьбелков и нуклеиновых кислот. При среднем урожае пшеницы за один сезон выноситсядо 75 кг азота с каждого гектара земли.
Учитель: Какие же азотные удобрения производят в Менделеевскомзаводе? У вас на столе находятся образцы удобрений. Используя таблицу 19 настр. 67, напишите формулы данных азотных удобрений, дайте им названия (работа вгруппах). Азотные удобрения характеризуются содержанием азота.
Выполнение задачи №1 (см. задания к уроку; 1, 2 группы решают 1а; 3, 4группы – 1б; 5, 6 группы – 1в. В каждой группе ответственные проверяютвыполнение заданий и оценивают их).
Во времявстречи главный агроном района М.Х. Авзалов сообщил, что самым лучшим азотнымудобрением для почвы нашего региона является нитрат аммония. Решив задачу, мы вэтом убедились.
Выполнение задачи №2
Огромноезначение для человека играет фосфор. Суточная потребность организма человека вфосфоре составляет до 1,5 г, он входит в состав нуклеиновых кислот, АТФ,ферментов, костной, нервной ткани. Недостаток фосфора вызывает нарушение обменавеществ в организме, поэтому академик А. Е. Ферсман фосфор назвал «элементомжизни и мысли». Поставщиком фосфора в организм человека и животных являютсярастения. Как же влияет фосфор на рост и развитие растений?
Сообщение учащегося: Энергия солнечного света в процессефотосинтеза накапливается в растениях в виде АТФ только при достаточном количествефосфорных соединений в клетке. Усиленное снабжение растения фосфором позволяетполучать более ранний урожай и высокого качества. При недостатке фосфора плодоношениеуменьшается и созревание плодов сильно замедляется.
Учитель: Наличие природных соединений – фосфоритов дает возможностьпроизводить фосфорные удобрения в соседней Кировской области. В составфосфорита входит нерастворимый в воде фосфат кальция. Чтобы привести его вусвояемое растениями состояние в производстве используются два метода:
/>
Питательнуюценность фосфорных удобрений условно выражают через массовую долю оксидафосфора (V). Например, содержание оксида фосфора (V) вычисляется в двойномсуперфосфате соотношением относительной молекулярной массы оксида фосфора (V)на относительную молекулярную массу двойного суперфосфата:
/>
Выполнение лабораторной работы (см. задание к уроку №3) иобсуждение результатов исследования.
В корневомпитании растений важное значение имеют калийные удобрения.
Сообщение учащегося: Калий ускоряет процесс фотосинтеза и содействуетнакоплению углеводов: сахара в сахарной свекле, крахмала в картофеле, а узлаковых – пшеницы, ржи, риса – он способствует укреплению стебля и устраняетих полегание. Калий откладывается в стебле. Поэтому современная зерноуборочнаятехника и измельчает солому, и разбрасывает ее по всей площади поля, так ичастично пополняет убыль калия.
Недостатоккалия вызывает куполообразное закручивание листьев, на них появляются ржавыекрапинки.
Выполнение задачи №4 (в каждой группе ответственные проверяют выполнениезаданий и оценивают их.)
Учитель:Как получают калийные удобрения?
Сообщение учащегося: Источником получения калийныхудобрений служат естественные отложения калийных солей в районе Соликамска, набольшой площади между верховьями р. Кама и предгорьями Урала, на территорииПермского края. Это минералы карналлит, содержащий хлориды калия и магния (КCl* MgCl2 * 6Н2O) и сильвинит, содержащий хлориды калия инатрия (КCl * NaCl).
Учитель: Калийные удобрения условно оцениваются содержанием оксидакалия К2О:
/>
Получаемаяпри сжигании растительных материалов зола является качественным, в то же времядешевым и приемлемым калийным удобрением. В ее состав входит карбонат калия.Вычислите питательную ценность этого удобрения.
IV. Заключение
Учитель: Почва тем замечательна, что может восстанавливаться.Главное, ценить ее и рационально ею пользоваться. Только тогда у каждого настоле будут вкусный пышный каравай и другие продукты питания, а полноценноепитание – залог здоровья.
Учительоценивает работу учащихся.
Задания к уроку по теме «Минеральные удобрения», 9 класс
1.Сопоставьте массовые доли азота в следующих удобрениях:
а) нитраткалия,
б) нитратнатрия,
в) нитратаммония.
2. Вычислитемассу нитрата аммония, который вносят на поля совхоза им. Токарликова площадью 100 га, если масса внесенного азота на 1 га составляет 60 кг.
3. Лабораторная работа. В двух пробиркахданы образцы разных удобрений. Определите, в какой пробирке содержитсяфосфорное удобрение. Как вы думаете, когда: осенью или весной вносить этофосфорное удобрение в почву? Почему?
4. Какуюмассу 4%-го раствора можно приготовить из 120 кг хлорида калия для подкормки капусты на полях ООО «Агросоюз»?
Литература
1. В.Кармазин «Наш хлеб», М., Из-во «Правда», 1986 г.
2. Н.Л.Глинка «Общая химия», М., «Интеграл –Пресс», 2005 г.
3. И.Г.Хомченко Сборник задач и упражнений по химиидля средней школы, М., «Новая волна», 2002 г.
4. Г.Е.Рудзитис,Ф.Г.Фельдман «Химия9», М., «Просвещение», 2008 г.
5. С.Г.Мамонтов,В.Б.Захаров, Н.И.Сонин «Биология 9», М., «Дрофа», 2000 г.
6. Орлова А. Агрохимическая лаборатория. (Б-капионера «Знай и умей»), М.: Дет. литература, 1973, с. 83—84.
7. Федоров П. А. Агрохимические опыты по химии.Пособие для учителей. Мл Просвещение, 1965, с. 30.
8. Шибанов А. А., Щербаков М. И.,Устаменко Г. В. Основыагротехники полевых культур. Учеб. пособие для учащихся 9— 10 классов сельскойшколы, 2-е изд. M.: Просвещение, 1976, с. 45.