Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học THCS - Hóa vô cơ - Nguyễn Xuân Lập

BÀI GIẢNG 33. PHÂN BÓN HÓA HỌC
A/ LÝ THUYẾT
Phân bón hóa học là những hóa chất có chứa các nguyên tố dinh dưỡng, được bón cho cây nhằm nâng cao năng suất cây trồng.
1. Phân đạm
- Phân đạm cung cấp nitơ hóa hợp cho cây dưới dạng ion nitrat và ion amoni .
- Độ dinh dưỡng của phân đạm được đánh giá theo tỉ lệ % về khối lượng nguyên tố nitơ.
- Phân đạm có tác dụng kích thích quá trình sinh trưởng của cây, làm tăng tỷ lệ của protein thực vật. Có phân đạm, cây trồng sẽ phát triển nhanh, cho nhiều hạt, củ hoặc quả.
a. Phân đạm amoni
- Đó là các muối amoni: NH4Cl, NH4NO3, (NH4)2SO4
- Được điều chế bằng cách cho NH3 tác dụng với axit tương ứng: 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4
b. Phân đạm nitrat
- Đó là các muối nitrat: NaNO3, Ca(NO3)2
- Được điều chế bằng phản ứng giữa axit HNO3 và muối cacbonat tương ứng.
CaCO3 + 2HNO3 Ca(NO3)2 + CO2↑ + 2H2O
c. Phân đạm urê
- (NH2)2CO (chứa khoảng 46%N) là loại phân đạm tốt nhất hiện nay.
- Được điều chế bằng cách cho NH3 tác dụng với CO ở nhiệt độ và áp suất cao.
2NH3 + CO (NH2)2CO + H2O
- Trong đất urê dần chuyển thành muối cacbonat: (NH2)2CO + 2H2O (NH4)2CO3.
2. Phân lân
- Phân lân cung cấp nguyên tố P cho cây dưới dạng ion photphat ().
- Độ dinh dưỡng của phân lân được đánh giá theo tỉ lệ % khối lượng P2O5 tương ứng với lượng P có trong thành phần của nó.
- Phân lân có tác dụng làm cho cành lá khỏe, hạt chắc, quả hoặc củ to.
- Có hai loại: supephotphat đơn và supephotphat kép.
* Supephotphat đơn: Gồm hai muối: Ca(H2PO4)2 và CaSO4, được điều chế bằng cách cho quặng photphorit hoặc apatit tác dụng với axit H2SO4 đặc. 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 (đặc) Ca(H2PO4)2 + CaSO4↓
* Supephotphat kép: Đó là muối Ca(H2PO4)2, được điều chế qua hai giai đoạn: oxi ; oxitde
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 2H3PO4 + 3CaSO4↓
Ca3(PO4)2 + H3PO4 3Ca(H2PO4)2
3. Phân kali
- Phân kali cung cấp nguyên tố K dưới dạng ion K+.
- Độ dinh dưỡng của phân K được đánh giá theo tỉ lệ % khối lượng K2O tương ứng với lượng K có trong thành phần của nó.
- Phân kali giúp cho cây hấp thụ được nhiều đạm hơn, cần cho việc tạo ra chất đường, chất bột, chất xơ và chất dầu, tăng cường sức chống bệnh, chống rét và chịu hạn của cây. 
4. Phân hỗn hợp - Phân phức hợp
a. Phân hỗn hợp: chứa N, P, K được gọi chung là phân NPK. Thí dụ: (NH4)2HPO4 và KNO3 (Nitrophotka)
b. Phân phức hợp: Thí dụ: Phân amophot là hỗn hợp các muối NH4H2PO4 và (NH4)2HPO4.
5. Phân vi lượng: Phân vi lượng cung cấp cho cây các nguyên tố như bo, kẽm, mangan, đồng ở dạng hợp chất.
B/ BÀI TẬP 
Bài 1. Để tăng năng suất cây trồng, một nông dân đến cửa hàng phân bón để mua phân đạm (loại phân bón cung cấp nitơ cho cây). Cửa hàng có các loại phân đạm sau: NH4NO3 (đạm 2 lá), (NH2)2CO (urê), (NH4)2SO4 (đạm 1 lá), NH4Cl (đạm 1 lá). Theo em, nếu bác nông dân mua 100 kg phân đạm thì nên mua loại phân đạm nào là có lợi nhất? Vì sao?
Hướng dẫn giải
Ta tính %N trong mỗi loại phân đạm:
NH4NO3 có %N = 35%; NH4Cl có %N = 26,17%; (NH2)2CO có %N = 26,67%; (NH4)2SO4 có %N = 21,21%
Từ đó suy ra (NH2)2CO giàu đạm nhất vì %N cao nhất => bác nông dân mua 100 kg phân đạm thì nên mua loại phân đạm (NH2)2CO (urê) là có lợi nhất.
Bài 2. Bằng phương pháp hóa học hãy phân biệt 3 loại phân bón: KCl, NH4NO3, Ca(H2PO4)2.
Hướng dẫn giải
Trích mẫu thử, phân biệt theo bảng sau:
Hóa chất
Thuốc thử
KCl
NH4NO3
Ca(H2PO4)2
Dung dịch Ca(OH)2
-
Khí mùi khai
Kết tủa trắng
Phương trình hóa học:
2NH4NO3  + Ca(OH)2  Ca(NO3)2  + 2NH3↑  + H2O
2Ca(OH)2  + Ca(H2PO4)2 Ca3(PO4)2↓  + H2O
Bài 3. Một người làm vườn đã dùng 500 gam NH4NO3 để bón rau. Tính khối lượng nguyên tố dinh dưỡng đã bón cho ruộng rau.
Hướng dẫn giải
Trong NH4NO3 có %N = 35%
Khối lượng nguyên tố dinh dưỡng (N) đã bón cho ruộng rau: 
Bài 4. Một người làm vườn đã dùng 500 gam Urê để bón rau. Tính khối lượng nguyên tố dinh dưỡng đã bón cho ruộng rau.
Hướng dẫn giải
Trong Urê (NH2)2CO có %N = 46,67%
Khối lượng nguyên tố dinh dưỡng (N) đã bón cho ruộng rau: 
Bài 5. Nêu 4 tên và viết công thức hóa học tương ứng của các chất là thành phần chính của phân đạm, lân hoặc kali được dùng phổ biến trong nông nghiệp. Ở mỗi loại, nguyên tố nào cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng?
(TS 10 chuyên Bến Tre, năm học 2015-2016)
Hướng dẫn giải
Tên
Công thức hóa học
Nguyên tố dinh dưỡng
Amoni nitrat
NH4NO3
N
Kali nitrat
KNO3
K, N
Canxi photphat
Ca3(PO4)2
P
Ure
(NH2)2CO
N
Bài 6. Bằng kiến thức hóa học, em hãy giải thích vì sao trong sản xuất nông nghiệp khi bón phân cho cây trồng, người nông dân không trộn phân đạm một lá (NH4)2SO4, phân đạm hai lá NH4NO3 hoặc nước tiểu với vôi trong Ca(OH)2 hay tro bếp (có hàm lượng K2CO3 cao).
(HSG Tỉnh Quảng Ngãi, năm học 2017-2018)
Hướng dẫn giải
- Nước tiểu là dung dịch chứa nhiều chất tan, trong đó có các hợp chất của N (đạm) do quá trình phân giải protein tạo nên. Trong nước tiểu có chứa ure, amoniac, muối amoni, natri clorua  
- Dung dịch Ca(OH)2, tro bếp K2CO3, có tính kiềm, dung dịch muối amoni có tính axit.
- Khi trộn phân đạm một lá (NH4)2SO4, phân đạm hai lá NH4NO3 hoặc nước tiểu (chứa muối amoni) với vôi Ca(OH)2 hay tro bếp rồi bón vào đất, thì khi tiếp xúc với nước (trong đất) sẽ xảy ra phản ứng hóa học, giải phóng NH3 làm thất thoát lượng nguyên tố dinh dưỡng đạm (N) đã bón vào đất.
2NH4NO3  + Ca(OH)2  Ca(NO3)2  + 2NH3↑  + H2O
2NH4NO3 + K2CO3 2KNO3 + 2NH3↑ + H2O + CO2↑
(NH4)2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2NH3↑ + 2H2O
(NH4)2SO4 + K2CO3 K2SO4 + 2NH3↑ + CO2↑ + H2O
CO(NH2)2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + 2NH3↑
CO(NH2)2 + H2O + K2CO32KHCO3 + 2NH3↑
Bài 7. Bằng kiến thức hóa học hãy giải thích câu ca dao:
“Lúa chiêm mấp mé đầu bờ
Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên”
Hướng dẫn giải
Được giải thích theo nghĩa hóa học:
- Lúa chiêm lấp ló đầu bờ nghĩa là lúa đang cần dinh dưỡng cho quá trình sinh trưởng tốt nhất.
- Khi có sấm là tạo ra sự phóng điện, nhiệt độ lúc này khoảng 2000oC. N2 phản ứng với O2. 
- NO lại phản ứng ngay với O2 tạo ra NO2 (khí có màu nâu). 
2NO + O2 2NO2 
- Khi đó có mưa thì sẽ có phản ứng tạo ra HNO3 
4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3 
- Lúc này HNO3 dễ dàng phản ứng với nhiều chất (chủ yếu là gốc kim loại R+ hoặc NH4+) để tạo thành muối nitrat rất nhiều dinh dưỡng cho cây hấp thụ ngay lập tức nên lúa phất cờ mà lên.
 + NH4NO3 
 + RNO3
Bài 8. Từ các nguyên liệu chính gồm: quặng apatit Ca5F(PO4)3, sắt pirit FeS2, không khí và nước. Hãy viết các phương trình phản ứng điều chế:
a) Superphotphat đơn.	
b) Superphotphat kép
(TS 10 chuyên ĐHKHTN Hà Nội, năm học 2008-2009)
Hướng dẫn giải
- Điều chế H2SO4:
4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
2SO2 + O2 2SO3
2SO3 + H2O H2SO4
- Điều chế superphotphat đơn:
2Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 đặc 3Ca(H2PO4)2 + 7CaSO4 + 2HF
- Điều chế supephotphat kép:
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 đặc 5CaSO4 + 3H3PO4 + HF
7H3PO4 + Ca5F(PO4)3 5Ca(H2PO4)2 + HF
Bài 9. Trên bao bì một loại phân bón hóa học có ghi: 16.16.8. Cách ghi trên cho ta biết điều gì? Có thể tính đựợc hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong phân từ cách ghi trên không? Nếu được, em hãy trình bày cách tính toán của em.
Hướng dẫn giải
Kí hiệu 16.16.8 cho ta biết tỉ lệ về khối lượng các thành phần của N. P2O5. K2O trong mẫu phân được đóng gói. Dựa vào đó ta có thể tính được hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong phân.
- Hàm lượng N là 16%.
- Tỉ lệ P trong P2O5 là: => Hàm lượng P trong phân là: %P = 0,44. 16% = 7,04%.
- Tỉ lệ K trong K2O là: => Hàm lượng K có trong phân là: %K = 0,83. 8% = 6,64%.
Bài 10. Trên bao bì một loại phân bón NPK có kí hiệu bằng chữ số 10.10.20 (hay 10:10:20). Hãy:
a/ Cho biết ý nghĩa của kí hiệu bằng số trên
b/ Tính hàm lượng của nguyên tố K trong loại phân bón trên
(HSG Tỉnh Đồng Nai, năm học 2014-2015)
Hướng dẫn giải
Kí hiệu 10.10.20 (hay 10:10:20) cho biết tỉ lệ khối lượng các thành phần N.P2O5.K2O trong mẫu phân được đóng gói.
Bài 11. Nêu tác dụng của phân lân supephotphat kép đối với cây trồng và tính hàm lượng P2O5 trong một loại phân supephotphat kép có chứa 80% Ca(H2PO4)2, biết tạp chất trong phân không chứa P.
 (HSG TP. Đà Nẵng, năm học 2016-2017)
Hướng dẫn giải
- Tác dụng của phân lân supephotphat kép đối với cây trồng Phân lân supephotphat kép tác dụng kích thích bộ rễ và phát triển mầm cây ở giai đoạn cây non. Ngoài ra, phân lân giúp cây phục hồi tốt, kích thích ra hoa và chịu hạn tốt.
- Tính hàm lượng P2O5 trong một loại phân supephotphat kép:
Cách 1: Không mất tính tổng quát, ta giả sử ;
Bảo toàn P 
Độ dinh dưỡng 
Cách 2:
Độ dinh dưỡng của phân lân phân này là 
Bài 12. Phân bón hóa học là những hợp chất hóa học có chứa các nguyên tố dinh dưỡng, được bón cho cây nhằm tăng năng suất cây trồng. Để đánh giá độ dinh dưỡng của phân bón hóa học, người ta dùng giá trị độ dưỡng. Một loại phân bón supephotphat kép có chứa 69,62% muối canxi đihidrophotphat, còn lại gồm các chất không chứa photpho. Tính độ dinh dưỡng của phân lân phân này.
Hướng dẫn giải
Độ dinh dưỡng của phân lân phân này là 
Bài 13. Độ dinh dưỡng của phân lân được đánh giá theo tỉ lệ phần trăm khối lượng P2O5 tương ứng với lượng P (photpho) có trong thành phần của phân bón đó bằng công thức . Phân lân supephotphat kép chứa thành phần chính là canxi đihiđrophotphat (Ca(H2PO4)2) thực tế sản xuất được thường chỉ có độ dinh dưỡng 40%. Hãy xác định thành phần % theo khối lượng của canxi đihiđrophotphat trong loại phân bón này.
(TS 10 chuyên An Giang, năm học 2016-2017)
Hướng dẫn giải
Cách 1: 
Ta có: ; có = 142, xét mphân = 100 gam 
Bảo toàn P 
Phần trăm khối lượng Ca(H2PO4)2 trong loại phân bón này là 
Cách 2:
Phần trăm khối lượng Ca(H2PO4)2 trong loại phân bón này là 
Bài 14. Phân bón NPK là hỗn hợp các muối NH4NO3, (NH4)2HPO4, KCl và một lượng phụ gia không chứa các nguyên tố dinh dưỡng. Trên các bao bì phân NPK thường kí hiệu bằng những chữ số như 20.10.10 hoặc 15.11.12,... Kí hiệu này cho ta biết tỉ lệ khối lượng các thành phần N. P2O5. K2O trong mẫu phân bón được đóng gói. Từ những kí hiệu này, ta tính được tỉ lệ hàm lượng N, P, K. Thí dụ phân bón NPK 20.10.10 cho biết:
- Hàm lượng của nguyên tố N là 20%.
- Phần trăm khối lượng của P trong P2O5 là 44%, từ đó hàm lượng của nguyên tố P trong loại phân bón trên là %mP = 0,44×10% = 4,4%.
a/ Tìm hàm lượng nguyên tố K trong loại phân bón NPK 20.10.10.
b/ Tìm % khối lượng của các muối có trong loại phân bón NPK trên.
(HSG Tỉnh Nam Định, năm học 2014-2015)
Hướng dẫn giải
a/ Tỉ lệ K trong K2O là: => Hàm lượng K có trong phân là %K = 0,8297. 10% = 8,297%.
b/ Xét 100 gam phân bón NPK, trong đó có 
Ta có hệ phương trình: 
% khối lượng của các muối có trong loại phân bón NPK trên là .
Bài 15. Những kí hiệu như 20-20-15, 16-16-8,trên bao bì của phân bón NPK cho biết độ dinh dưỡng (hay hàm lượng phần trăm khối lượng của N, P2O5 và K2O) trong mẫu phân bón. Tính khối lượng N, P, K có trong 50kg phân bón NPK 20-20-15.
(TS 10 chuyên Cần Thơ, năm học 2020-2021)
Hướng dẫn giải
Kí hiệu 20-20-15 cho ta biết tỉ lệ về khối lượng các thành phần của N. P2O5. K2O trong mẫu phân được đóng gói. Dựa vào đó ta có thể tính được hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong phân.
- Hàm lượng N là 20%.
- Tỉ lệ P trong P2O5 là: => Hàm lượng P trong phân là %P = 0,44. 20% = 8,8%.
- Tỉ lệ K trong K2O là: => Hàm lượng K có trong phân là %K = 0,83. 15% = 12,45%.
Trong 50kg phân bón NPK 20-20-15 có .