2019-2020年高中化學(xué)專題五為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)添翼第四單元化學(xué)農(nóng)藥的發(fā)展學(xué)案蘇教版選修1了解農(nóng)藥的發(fā)展過程，認(rèn)識農(nóng)藥對農(nóng)業(yè)和人類生存現(xiàn)狀的影響，了解農(nóng)藥的發(fā)展趨勢。2了解幾種常見農(nóng)藥的特點、效果，通過學(xué)習(xí)，能簡單應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐。馬塘鎮(zhèn)沙莊村農(nóng)民沙德才近日有些納悶：他使用一種叫做“阿維青素”的生物農(nóng)藥防治水稻縱卷葉蟲，卻沒有收到藥到蟲死的效果，不得已又買回傳統(tǒng)使用的“毒死稗”這一化學(xué)農(nóng)藥進行重新噴灑。兩相比較，老沙覺得生物農(nóng)藥不僅見效慢，而且價格也相對貴一些，還是使用化學(xué)農(nóng)藥更劃算。據(jù)縣農(nóng)技推廣部門有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，近年來縣里雖然加大了環(huán)保型生物農(nóng)藥的推廣使用力度，但很多農(nóng)民還是樂意使用未被禁止的化學(xué)農(nóng)藥。其主要原因一方面是農(nóng)民長期使用化學(xué)農(nóng)藥，對新出現(xiàn)的生物農(nóng)藥的藥性、殺蟲機理、使用方法等了解很少；另一方面是由于目前市場上生物農(nóng)藥品種太少，現(xiàn)有產(chǎn)品還有許多需要改進之處。隨著國家綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)政策的逐步推進，農(nóng)產(chǎn)品環(huán)保要求提高，生物農(nóng)藥替代化學(xué)農(nóng)藥將是大勢所趨。作為基層農(nóng)業(yè)技術(shù)指導(dǎo)部門應(yīng)不斷對農(nóng)民進行宣傳和引導(dǎo)，幫助他們掌握生物農(nóng)藥的特性和使用方法，同時有關(guān)部門和生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加大對生物農(nóng)藥的研發(fā)投入，滿足農(nóng)民優(yōu)質(zhì)、高效、價廉的應(yīng)用需求。一、農(nóng)藥的作用農(nóng)藥(agricultural pesticide)是指那些可以殺滅農(nóng)作物病、蟲、草害和鼠害等，或能調(diào)節(jié)植物或昆蟲生長周期，從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)達(dá)到增產(chǎn)、保產(chǎn)作用的化學(xué)物質(zhì)。它們可來源于人工合成的化合物，也可以于自然界的天然產(chǎn)物；既可以是單一物質(zhì)，也可以是幾種物質(zhì)的混合物?；瘜W(xué)農(nóng)藥是用化學(xué)方法合成的一大類物質(zhì)，有殺蟲劑、殺菌劑、除草劑和植物生長調(diào)節(jié)劑等。二、農(nóng)藥的發(fā)展歷史1直接使用礦物和植物作為農(nóng)藥(1)人類很早就開始使用農(nóng)藥了。在我國古代人們就用燃燒植物的方法來阻止蟲害的蔓延，如用艾菊等天然物質(zhì)作驅(qū)避劑和殺蟲劑。19世紀(jì)80年代，盛產(chǎn)葡萄的法國波爾多城的農(nóng)民用硫酸銅、生石灰為原料配制波爾多液，用來防治葡萄病害。此后，人們才開始科學(xué)地使用農(nóng)藥。(2)改進原因。無論是天然藥物還是合成無機藥物，在殺蟲方面都有較大的局限性，不僅農(nóng)藥品種極為有限，農(nóng)藥的效率也不高，面對種類繁多的害蟲和病菌顯得束手無策。2第一代合成農(nóng)藥有機氯農(nóng)藥(1)DDT農(nóng)藥。米勒當(dāng)時首推一種被稱為DDT的物質(zhì)為試驗樣品，實際使用時取得了極好的效果。它對虱、蚤、瘧蚊的控制非常有效，能有效地控制人、畜的疾病。此后，DDT迅速應(yīng)用于控制幾百種危害水果、蔬菜和谷物收成的昆蟲。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)統(tǒng)計，1948年到1970年間，使用DDT防治伊蚊，挽回了5 000萬人的生命，使成億的人擺脫了傳染病，為此米勒榮獲諾貝爾獎。此后，DDT及其他有機氯殺蟲劑大量出現(xiàn)和使用。(2)“六六六”農(nóng)藥。當(dāng)時與DDT幾乎齊名的另一種殺蟲劑，就是一個分子中含6個碳原子、6個氫原子、6個氯原子的“六六六”，它常與石灰混合合成固體殺蟲劑使用。作為第一代合成農(nóng)藥的有機氯化合物，它們對溫血動物的毒性較低，持效時間較長，生產(chǎn)方法簡便，價格低廉，因此世界上許多國家相繼投入大規(guī)模生產(chǎn)和使用。它們曾在農(nóng)藥的發(fā)展中起到了十分重要的作用。(3)改進原因。隨著有機氯化合物的大量使用，昆蟲出現(xiàn)了抗藥性。于是人們加大了藥劑的用量，而昆蟲的抗藥性又隨之提高。如此循環(huán)的結(jié)果是大量的有機氯進入了土壤、河道和人類的生活環(huán)境，人類的健康和生態(tài)平衡都受到了極大的影響。3第二代合成農(nóng)藥有機磷殺蟲劑(1)有機磷農(nóng)藥的特點。在有機氯殺蟲劑之后發(fā)展起來的第二代農(nóng)藥是有機磷殺蟲劑，它成為與害蟲爭奪糧食的有力武器。有機磷殺蟲劑可以被植物吸收，又對植物無害，而昆蟲食用這種帶毒性的植物后會很快中毒死亡，因而表現(xiàn)了極大的殺傷力。它們易在自然條件下降解，不會導(dǎo)致環(huán)境污染，不會造成高殘留，對動物和作物也安全。(2)有機磷農(nóng)藥的代表性產(chǎn)品。俗稱“敵敵畏”“樂果”“甲胺磷”等的有機磷農(nóng)藥在我國農(nóng)村曾經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。(3)改進原因。20世紀(jì)80年代化學(xué)家把視角轉(zhuǎn)向了具有高效、低毒、低殘留等特點的第三代農(nóng)藥。4第三代合成農(nóng)藥(1)第三代合成農(nóng)藥的特點：高效、低毒、低殘留。(2)第三代合成農(nóng)藥的代表性產(chǎn)品擬除蟲菊酯化學(xué)家首先研究清楚了天然除蟲菊的結(jié)構(gòu)特征，繼而模擬合成了類似的化合物，稱為擬除蟲菊酯。目前這類除蟲劑不斷發(fā)展，產(chǎn)品種類很多，常見的有蚊香和其他藥劑。(3)改進原因。隨著農(nóng)藥產(chǎn)品的不斷使用和開發(fā)，化學(xué)家認(rèn)識到為了消滅害蟲一味地去研究開發(fā)殺蟲劑是一種治標(biāo)不治本的方法，因為無論多么高效的殺蟲劑總是不能把害蟲徹底或大部分消滅。于是他們把視角轉(zhuǎn)向了昆蟲本身，試圖把昆蟲扼殺在搖籃里。5植物生長調(diào)節(jié)劑(1)植物生長調(diào)節(jié)劑的特點。未來的農(nóng)藥應(yīng)該是與自然、環(huán)境的相容性高，對人畜比較安全的生物農(nóng)藥(指來自動物、植物或微生物，具有農(nóng)藥作用的物質(zhì)，如動物毒素、昆蟲信息素等)和仿生農(nóng)藥，應(yīng)該體現(xiàn)“易降解、低殘留、高活性、對環(huán)境和生物安全有益”的思路，以便人和自然和諧相處。植物有自己的生長規(guī)律，它們的生理周期或活動受體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的控制。科學(xué)家在天然植物內(nèi)源激素中，發(fā)現(xiàn)了植物生長調(diào)節(jié)劑。植物生長調(diào)節(jié)劑是一類依據(jù)一些作物生長的控制因素研制出的有機物。它直接作用于作物，能調(diào)節(jié)植物生長、發(fā)育，還具有某些其他生理功能，使植物向著有利于人類生活需求的方向生長。(2)植物生長調(diào)節(jié)劑的代表性產(chǎn)品?；瘜W(xué)除草劑就是利用化學(xué)物質(zhì)對植物生長機理的影響而制成的藥劑。根據(jù)植物的不同生理過程，利用某些化學(xué)物質(zhì)的作用，可以使雜草的_生長受到抵制，而這種化學(xué)物質(zhì)又不會影響農(nóng)作物生長，從而達(dá)到除草的目的。思考：元素周期表對于農(nóng)藥的合成有什么應(yīng)用？提示：通常農(nóng)藥中所含有的氟、氯、硫、磷等關(guān)鍵元素在周期表中的位置相近，因此，元素周期表中同周期元素和同族元素的原子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)遞變規(guī)律，可以給農(nóng)藥的研制和創(chuàng)新提供很多有用的信息。一、常見的農(nóng)藥1殺蟲劑代表物特點第一代以天然植物艾菊、煙草、有機氯化合物“六六六”和DDT為代表藥效低、難代謝、污染環(huán)境第二代有機磷化合物、氨基甲酸酯為代表具有較強的毒副作用第三代以擬除蟲菊酯和雜環(huán)類化合物為代表、以高效為特性高效、低毒、低殘留。被稱為“環(huán)境友好農(nóng)藥”2殺菌劑殺菌劑分表面殺菌劑與內(nèi)吸性殺菌劑，最常見的表面殺菌劑是波爾多液。3除草劑，又稱除莠劑4植物生長調(diào)節(jié)素，如乙烯利二、植物生長調(diào)節(jié)劑的功能植物生長調(diào)節(jié)劑有許多特殊的功能。例如，矮壯素ClCH2CH2N(CH3)3Cl可使植物莖部縮短，減少節(jié)間距，對麥類抗倒伏有明顯的作用。常用的2,4D，劑量高時為除草劑，劑量低時則為植物生長調(diào)節(jié)劑，可用于促進植物生長，防止植物落花。能控制、調(diào)節(jié)植物生長的物質(zhì)分為內(nèi)源性和外源性，前者稱為植物激素，而后者為人工合成物，稱為植物生長調(diào)節(jié)劑。與除草劑相區(qū)別，植物調(diào)節(jié)劑是那些能夠影響植物生長卻不會使植物死亡的物質(zhì)。典型的內(nèi)源植物生長物質(zhì)如乙烯，在高劑量使用時可殺死植物，為除草劑；而低劑量時能對植物的生長及生理活動產(chǎn)生有益的作用，為植物生長調(diào)節(jié)劑。拓展思考：書本上提到的乙烯利和乙烯有什么區(qū)別？用途是什么？提示：乙烯利是能釋放出乙烯的一種生長調(diào)節(jié)劑?；瘜W(xué)名稱為2氯乙基膦酸。商品為淺黃色較黏稠的液體，為強酸性，可溶于水，pH3穩(wěn)定，pH4分解釋放乙烯，加水稀釋到pH4或進入植物體的內(nèi)環(huán)境，可使其逐漸分解釋放乙烯。因此，凡乙烯所具有的生理效應(yīng)，如催熟果實，促進脫落及衰老，增加乳液排泌，促進種子萌發(fā)及控制性別等，均可用其代替。乙烯是植物體內(nèi)合成的一種結(jié)構(gòu)最簡單的植物激素。結(jié)構(gòu)式為H2C=CH2，無色氣體，可以溶解于水中在體內(nèi)進行運輸，或以氣體形式擴散至細(xì)胞間隙。廣泛分布在植物各組織和器官中。幾乎所有的組織都具有產(chǎn)生乙烯的能力或潛力，在外界條件(如干旱、壓力、傷害等)及細(xì)胞生理狀態(tài)發(fā)生變化時，能引起合成速率大幅度改變。它的產(chǎn)生可以調(diào)節(jié)控制或影響個體的生長和發(fā)育。乙烯利純品是一種熔點為74 的白色晶體。乙烯利是比較理想的植物果實催熟劑，可用于香蕉、柿子、桃子、杏、西瓜、黃瓜和青椒等瓜果的催熟，也可用于煙草、小麥和水稻等農(nóng)作物的催熟，一般可提早一個星期成熟。此外，在橡膠中施用該劑時，可增產(chǎn)20%以上。知識點1組成農(nóng)藥的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的判斷【例題1】科學(xué)家研制出多種新型殺蟲劑代替DDT，化合物A是其中一種。下列關(guān)于化合物A的說法正確的是()?；衔顰A與FeCl3溶液發(fā)生反應(yīng)顯紫色B能發(fā)生取代反應(yīng)和銀鏡反應(yīng)C分子中最多有5個碳原子共平面D與H2完全加成時的物質(zhì)的量之比為11解析：化合物A中含有的官能團有碳碳雙鍵、醛基和醇羥基，沒有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，所以它能發(fā)生加成反應(yīng)、取代反應(yīng)和銀鏡反應(yīng)，不能與氯化鐵溶液反應(yīng)顯紫色，分子中至少有5個碳原子共平面，與氫氣完全加成時的物質(zhì)的量之比為13。答案：B知識點2農(nóng)藥的合成【例題2】螞蟻等群居性昆蟲在找到食物后的歸巢途中，用一種自身分泌物涂在地上，為其他螞蟻覓食引路。這種分泌物叫跟蹤劑，是信息素的一種。所謂信息素，是指同種生物個體間用來傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)。螞蟻跟蹤信息素叫牻牛兒醇(又叫香葉醇)，可用作香料或昆蟲引誘劑。對其組成分析結(jié)果為：含C：77.86%，H：11.76%，O：10.37%，相對分子質(zhì)量為154。此信息素與臭氧反應(yīng)，生成臭氧化物；再與水和Zn反應(yīng)，發(fā)生水解，使分子中雙鍵斷裂，其規(guī)律如下，水解后得到三種產(chǎn)物(其物質(zhì)的量之比為111)為，。(1)通過計算寫出此信息素的化學(xué)式為_；(2)此信息素的結(jié)構(gòu)簡式為_；(3)此信息素的系統(tǒng)命名為_。解析：(1)求最簡式N(C)N(H)N(O)10181，因化學(xué)式(C10H18O)n的相對分子質(zhì)量為154，n1，即化學(xué)式為C10H18O。(2)三種產(chǎn)物的連接方式有兩種：OCHCH2OH或，因此原有機物也有兩種結(jié)構(gòu)。答案：(1)C10H18O(2)或(3)3,7二甲基2,6二烯1辛醇或6,7二甲基2,6二烯1辛醇1(xx浙江金華)擬除蟲菊酯是一類高效、低毒、對昆蟲具有強烈觸殺作用的殺蟲劑，其中對光穩(wěn)定的溴氰菊酯的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示，下列對該化合物敘述不正確的是()。A屬于芳香烴的衍生物B其分子式為C23H20O3NBr2C在酸性條件下可以發(fā)生水解反應(yīng)D在一定條件下可以發(fā)生加成反應(yīng)解析：本題考查有機化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，難度中等。其分子式為C23H22O3NBr2，B選項錯誤；該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)中含有酯基、溴原子、碳碳雙鍵等官能團，所以可以發(fā)生水解和加成反應(yīng)，C和D正確。答案：B2(xx吉林模擬)為了避免或減少污染環(huán)境，科學(xué)家研制出多種新型殺蟲劑，以代替DDT，下圖的化合物就是其中的一種。下列關(guān)于該化合物說法不正確的是()。A該化合物不屬于芳香烴B在一定條件下，可以發(fā)生加成反應(yīng)C在一定條件下，可以發(fā)生酯化反應(yīng)D該化合物能溶于水解析：本題考查有機物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，屬中檔題。結(jié)構(gòu)中不含有苯環(huán)，且含有氧原子，故不屬于芳香烴，A項正確；B項，由于含碳碳雙鍵和醛基，故可加成，正確；由于含羥基，所以可以發(fā)生酯化反應(yīng)，C項正確；該有機化合物不溶于水，故D項錯。答案：D