氮元素在自然界中的循环
氮的循环
天上
N2
NO NO2
人间
NH3
HNO3
地下
NH3 、NH4
+、 NO
—
3
二、氮循环中的重要物质
.. … … N
放电
１、氮气
（1）物理性质：
N
无色、无气味的气体；难溶于水；密度比空气稍小。 （2）化学性质 ： 氮气的化学性质很不活泼。 氮气可用作保护气，充填灯泡。 N2 + O2 2NO
..
在新疆和青海两省交界处，有一狭长山谷，有时牧民和牲畜进 入后，风和日丽的晴天顷刻间会电闪雷鸣，狂风大作,人畜常遇雷 击而倒毙，被当地牧民称为“魔鬼谷”。 奇怪的是这里草木茂盛，你知道其中的原因吗？
3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+ 2NO↑ +4H2O 铝、铁遇冷、浓HNO3会发生钝化。 C + 4HNO3(浓) CO2↑+ 4NO2↑+ 2H2O
王水：浓硝酸与浓盐酸按体积比1 ：3混合而成 。
浓硝酸的氧化性强于稀硝酸 硝酸的浓度越小被还原的程度越大。 HNO3 浓→ NO2 稀→ NO
NO2既是氧化剂又是还原剂 2NO2 N 2O 4
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO + 3O2 + 2 H2O =4HNO3
问题讨论： 1、如何检验一氧化氮？ 无色气体遇空气立即变为红棕色，说明是NO。 2、能不能用排空气法收集一氧化氮？为什么？ 因为NO易被空气中O2氧化成NO2 ，所以不能用 排空气法收集。
金属跟硝酸反应的本质：+5价氮元素得电子，被还 原为低价态氮的化合物或氮气。 3Fe2+ + NO3- + 4H+ = 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O 铁粉与稀硝酸反应的化学方程式 Fe + NO3- + 4H+ = Fe3+ + NO↑ + 2H2O 2Fe3+ +Fe = 3Fe2+
简述氮循环主要过程
简述氮循环主要过程氮元素在生物体内扮演着不可或缺的角色，是构成核酸和蛋白质的基本组分。
在大气中，氮占据了78%的比重，但植物和动物无法直接利用空气中的氮。
因此，氮循环就成为了保持生态系统氮平衡的一个关键过程。
氮循环涉及到许多微生物和化学反应，主要包括固定、硝化、反硝化以及氨化等过程。
1. 固定氮在自然界中以二价原子存在，无法直接进入生物体内合成生物大分子。
固定是将大气中的氮转化为生物可利用的形式，最主要的固定形式是植物均可递气囊细胞共生固氮和根瘤菌固氮。
递气囊细胞共生固氮是指某些植物中含有一些细胞，这些细胞包含了一些可生长壮大的细菌，例如豆科植物的根瘤，可以固氮，为植物提供大部分氮元素。
根瘤菌固氮则是一些可逆反应的产物。
根瘤菌霉素反应一般包括两步，首先将氮气转化为两种亚氮酸盐，这两种亚氮酸盐分别与另外两个合适的分子组成产物，最后被死亡或部分死亡的菌体分贝进入土壤中形成有机氮。
2. 氨化氨化是将无机氮转换为有机氮的过程，包括各种微生物的氧化还原过程。
这个过程可以包括和不能化发酵过程。
在发酵过程中，一些微生物使用无机氮源使土壤中有机物质发酵产生氨以及一系列的无机氮化合物。
与硝化的营养需求不同氨化由于缺乏氧气，其可以细菌在没有氧气的情况下进行分解生产，成为土壤的有机物质。
3. 硝化硝化是将氨和一些有机氮化合物转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。
在硝化过程中，营养还原菌可以将氨氧化为亚氮酸盐，继而再氧化为硝酸盐。
此过程中吸收了一定分子的化学能，能量的消耗为8.2×10^24 J（中等计算）不过此过程也可放大自愿能收益，即在得到的能量要大于消耗的化学能，即—ΔG（负的吉布斯自由能）。
硝化反应产生的硝酸盐在很多非生物化学反应中都具有催化作用，使硝酸盐成为一种非常活跃而且对生态系统产生重要影响的物质。
反硝化过程是一种典型的还原反应，嫩叶菜饮食的养分循环在反硝化中得到了一定的处理。
反硝化是将硝酸盐或亚硝酸盐还原为气态氮气的过程，主要通过一些微生物的代谢过程进行。
氮的循环与氮的固定
氮的循环与氮的固定一、概念：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定。
二、固氮方法：1、自然固氮：（1）大气固氮：（2）生物固氮：（3）自然界中氮的循环：1）游离态→化合态①豆科植物根瘤菌把氮气转化变为硝酸盐等含氮化合物；②在放电的条件下与氧气结合生成氮氧化物并随雨水进入水体及土壤中。
2）化合态→化合态①植物经过复杂的生物转化将铵离子、硝酸盐转化为氨基酸，最后转化为蛋白质；②动物将获得的植物蛋白转化为动物蛋白；③微生物将动物蛋白分解为铵离子、硝酸盐和氨气。
2、人工固氮：（1）合成氨。
（2）仿生固氮。
【命题方向】题型一：固氮的概念典例1：起固定氮作用的化学反应是（）A．氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气B．一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮C．氨气经催化氧化生成一氧化氮D．由氨气制碳酸氢铵和硫酸铵分析：根据氮的固定是指将游离态的氮转变为氮的化合物来思考分析。
解答：A．氮元素由游离态的氮气转化为化合态的氨气，故A正确；B．氮元素由化合态的一氧化氮转变为化合态的二氧化氮，不是游离态转化为化合态，故B 错误；C．氮元素由化合态的氨气转变为化合态的一氧化氮，不是游离态转化为化合态，故C错误；D．氮元素由化合态的氨气转变为化合态的铵盐，不是游离态转化为化合态，故D错误；故选A。
点评：本题考查的是基本概念及对基本概念的理解，属于容易题，但是如果不能掌握基本概念，解答本类题目就会出错。
题型二：人工固氮典例2：下列过程属于人工固氮的是（）A．分离液态空气制氮气B．闪电时N2转化为NO C．工业合成氨D．豆科作物根瘤菌将N2转化为含氮化合物分析：人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程，然后根据选项解答。
解答：A、分离液态空气制氮气，是氮气的状态发生改变，不属于氮的固定，更不是人工固氮，故A错误；B、闪电时N2转化为NO，属于自然固氮，故B错误；C、工业合成氨是N2与H2在一定条件下反应生成NH3，属于人工固氮，故C正确；D、豆科作物根瘤菌将N2转化为含氮化合物，属于生物固氮，故D错误。
自然界中的元素氮的循环
氮气和氮氧化物在大气中氧化后形成酸雨，对水体造成酸化，影响水生生物和 水质。
06
氮循环的未来展望
减少氮污染的措施
推广环保农业
减少化肥和农药的使用，采用有机农业和生态农业的种植方式， 降低农田氮素流失。
优化工业生产
改进工业生产工艺，减少氮氧化物等氮化合物的排放，加强废气 处理和回收利用。
强化城市污水处理
影响
厌氧氨氧化是自然界中氮循环的重要环节，它有助于将土壤 和水体中的氨转化为无害的氮气。
03
氮的生物利用
植物对氮的吸收和利用
01
植物通过根部吸收土壤中的氮素，如铵态氮、硝态氮等，以满 足生长和发育的需求。
02
植物吸收的氮素主要用于合成蛋白质、核酸、叶绿素等重要的
生物分子。
植物通过光合作用将含有的氮主要来自食 物链中的蛋白质和其他含氮有
机物。
05
氮循环的影响
对气候的影响
温室效应
氮气是温室气体之一，当大气中的氮 气浓度增加时，会导致温室效应加剧 ，进而影响全球气候变化。
臭氧层破坏
氮氧化物在大气中会与臭氧发生反应 ，导致臭氧层破裂，使紫外线辐射增 加，对人类和生态环境造成危害。
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素含量，提高了土壤肥力。
植物生长促进
土壤中增加的氮素为植物提供 了充足的养分，促进了植物的 生长。
温室气体排放
过量的固氮会导致土壤中氮素过剩， 这些过剩的氮素会通过反硝化作用 产生温室气体一氧化二氮。
水体富营养化
过量的固氮会导致水体中氮素 含量过高，引发水体富营养化
问题，影响水生生态平衡。
02
氮的转化
火山活动释放出大量气体，其中含有氮气，这些气体 在空气中与水蒸气反应形成硝酸盐。
自然界中的氮循环
这两个过程通常在不同的环境和条件下进行，但也有可能在同一环境 中同时进行。
05
氮循环的影响因素
气候变化对氮循环的影响
气温升高
气温升高会导致土壤中氮的挥发和流失增加，影响氮 的固定和转化。
降水变化
降水量的增加或减少会影响土壤中氮的吸收和释放， 从而影响氮循环。
气形式存在。
氮循环涉及一系列生物和化学过程，包括固氮、硝化、反硝化
03
等，对维持地球生态平衡和生物多样性具有重要意义。
氮循环的环节
01
固氮
将空气中的游离态氮转化为含氮 化合物的过程，主要通过生物固 氮和工业固氮两种方式进行。
03
反硝化
将硝酸盐还原为氮气，释放到大 气中的过程，是氮循环中重要的
脱氮过程。
促进生物多样性
氮循环过程中涉及多种微生物和植物的共生关系，促进了生物多样 性的发展。
减缓全球气候变化
通过固氮作用，将大气中的氮气转化为含氮化合物，有助于减缓全球 气候变化。
02
氮的固定
自然固氮
生物固氮
通过微生物的作用，将大气中的氮气 转化为氨的过程，是自然固氮的主要 方式。
高温高压固氮
在高温高压条件下，地壳中的岩石和 矿物能够将大气中的氮气转化为氮化 合物。
反硝化作用通常发生在缺氧或 厌氧环境中，如土壤、水体等 。
反硝化作用是自然界氮循环的 另一个重要环节，能够将化合 态的氮转化为气态的氮，释放 到大气中。
硝化与反硝化的关系
01 02 03 04
硝化作用和反硝化作用是自然界氮循环的两个相互联系的环节，它们 共同维持着氮的循环和平衡。
硝化作用将氨氧化成硝酸盐，为反硝化作用提供了所需的硝酸盐。
高一化学 知识点总结 必修一 3.2 氮的循环
3.2 氮的循环一、自然界中氮的循环：1．氮的存在形态氮是地球上含量丰富的一种元素，以游离态的形式存在于大气中，以化合态的形式存在于动植物体、土壤和水体中。
2．氮在自然界中的循环➢在自然界中豆科植物根部的根瘤菌把空气中的氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。
➢在放电条件下，空气中少量的N2与O2化合生成NO，NO和O2迅速生成NO2并随水进入土壤和水体。
➢人们通过化学方法把空气中的N2转化为NH3，再根据需要进一步转化成各种含氮化合物(如HNO3、氮肥等)。
二、氮气：1．物理性质➢色味态：无色无味气体➢溶解性：难溶于水➢密度：比空气略小2．化学性质放电2NO➢与氧气：N2＋O2=====➢与氢气：N2＋3H22NH3➢与镁：N2+3Mg点燃Mg3N23．用途➢氮气是合成氨，制硝酸的重要原料➢氮气因为性质稳定，经常用作保护气，比如用于焊接金属➢液氮可用作冷冻剂，应用于医学领域4、氮的固定(1) 概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程(2) 分类：➢自然固氮：主要包括生物固氮和高能固氮➢人工固氮：主要包括合成氨固氮和仿生固氮三、氮的氧化物：12. 注意事项：➢酸酐的问题：N2O3是亚硝酸的酸酐，N2O5是硝酸的酸酐➢颜色的问题：只有NO2是红棕色气体，其余均为无色气体➢污染的问题：氮的氧化物都具有毒性，而且都是大气污染物，3. NO和NO2(1)物理性质➢色味态：NO是无色无味气体，NO2是红棕色有刺激性气味的气体➢溶解性：NO难溶于水，NO2易溶于水➢密度：NO比空气略小，NO2比空气大(2) 相互转换➢NO→NO2:2NO+O2====2NO2➢NO2→NO:3NO2+ H2O====2HNO3 + NO(3)影响➢NO：是传递神经信息的“信使分子”，但容易与血红蛋白结合而使人体缺氧。
➢NO2：能损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料有腐蚀作用。
四、氨气：1．物理性质(1)NH3是无色、有刺激性气味、极易溶于水的气体，常温时，1体积水大约溶解700体积的氨气。
自然界中的氮循环
自然界中的氮循环
氮循环是指在自然界中氮元素通过各种反应形式传递的过程，是其中一项重要的营养元素的循环。
氮循环分为大气循环、植物循环和土壤循环三个部分。
大气循环是氮的最终归宿，一是大气中的氮原子，当其暴露在强紫外线的照射下，会被氧活化而成可溶性的尿素，分解而形成氮气。
氮气在雨水和其他水体的作用下，会被还原，形成氨等有机氮化合物，这些化合物可以被动植物和细菌合成利用。
植物循环是植物从氨等有机氮化合物中取得氮元素，进行光合作用，利用太阳能将CO2与H2O分解成氨、糖、烯醇等有机物，植物利用这些物质生长发育，而在此过程中释放的CO2又回到大气。
植物死后，经土壤微生物分解释放出的氮元素，又流入到地下水中，经天然回归再返回大气，形成了一个完整的氮循环。
土壤循环是有机物和无机物完成氮元素流动的过程，这种循环可以通过土壤中的微生物和植物把氮从原有化合物形式释放出来，使氮得以流通利用。
细菌利用土壤中的尿素、氨等有机氮化合物，可以把它们氧化成氮气，并作为植物吸收使用的氮源，也可以还原成氨等有机物再次流入植物的体内，这样就形成了氮循环的一个重要环节。
氮循环的过程
氮循环是指氮元素在生物体内外的循环过程。
氮是生物体必需的元素之一，对于生物多样性和地球生态系统至关重要。
氮循环的过程主要包括以下几个环节：
1.无机氮循环：氮原子在无机环境中参与的一系列循环过程。
主要包括：
氨化作用：在水体中，氨在微生物作用下合成，为动植物提供氮源。
硝化作用：在土壤中，氨在硝化细菌作用下转化为亚硝酸盐，然后进一步转化为硝酸盐。
反硝化作用：硝酸盐在反硝化细菌作用下转化为氮气返回大气中。
2.生物固氮：生物体内的固氮作用，由某些固氮微生物（如豆类根瘤菌）利用大气中的氮气形成氨，为植物提供氮源。
3.植物吸收和利用：植物通过根部吸收土壤中的氨、硝酸盐等氮素，通过植物体内的一系列生化过程将其转化为有机物质，如氨基酸、蛋白质等，为植物生长提供养分。
4.动物和微生物摄取：动物通过食物链摄取植物中的有机氮，而微生物则通过分解动植物遗骸、粪便等有机物获取氮素。
5.有机氮循环：有机氮在生物体内参与的循环过程，主要包括尿素循环、氨基酸循环等。
这些过程将氮转化为有机
化合物，供动植物细胞使用。
6.代谢产物排出：动植物组织中的有机氮在生命过程中被代谢和分解，以氨、硝酸盐、尿素等形式排出生物体外，回到无机氮循环中。
氮循环是一个复杂的过程，涉及多种生物和非生物因素，以及大气、水体、土壤等多种环境因素。
这个循环过程对地球生态系统的稳定和生物多样性具有重要意义。
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氮元素在自然界中的循环
氮元素在自然界中的循环
氮是地球上最丰富的元素之一，它是生命体中不可缺少的元素。
氮的
循环是生态系统中一个非常重要的过程，它影响着生物多样性和生态
系统的稳定性。
本文将详细介绍氮元素在自然界中的循环。
1. 氮元素的来源
氮元素最主要的来源是大气中78%的空气成分——氮气（N2）。
但是，大多数生物无法直接利用大气中的氮，因为N2分子非常稳定，
需要高能输入才能将其转化为可利用形式。
此外，土壤和水体也含有
一些可利用形式的氮元素，如铵离子（NH4+）、硝酸盐（NO3-）等。
2. 固定
固定是指将大气中不可利用形式的N2转化为可利用形式。
这个过程
主要由两种微生物完成：一种是根瘤菌，它们与豆科植物共生，在植
株根部结出小块状物——根瘤，在根瘤内部固定了大量N2；另一种微生物则存在于土壤和水体中，它们能够利用高能输入将N2转化为铵
离子或硝酸盐。
3. 氮素的生物利用
氮元素是构成生命体的重要元素之一，它参与到蛋白质、核酸等重要
物质的合成中。
植物通过根部吸收土壤中的铵离子和硝酸盐，并将其
转化为氨基酸等有机分子，进而合成蛋白质。
动物则通过食物链摄取
植物中的氮元素，将其转化为自身所需的有机分子。
4. 氮素的循环
氮元素在生态系统中不停地循环着。
当动植物死亡或排泄出废物时，
其中含有大量的氮元素。
这些残体和废物被微生物分解，释放出铵离
子和硝酸盐等可利用形式的氮元素。
这些可利用形式的氮又被其他植
物吸收利用，或者被微生物再次固定为N2释放到大气中。
5. 氮素在人类活动中的影响
人类活动对于氮循环产生了巨大影响。
农业生产中使用了大量的化肥，这些化肥中含有大量的铵离子和硝酸盐等可利用形式的氮元素。
这些
氮元素被作物吸收利用，但也会随着农业废水和农田流失到水体中，
导致水体富营养化等问题。
此外，人类活动还导致了大量的氮氧化物（NOx）和氨（NH3）排放到大气中，加剧了酸雨和温室效应等环境
问题。
结论
综上所述，氮元素在自然界中的循环是一个复杂而重要的过程。
通过固定、生物利用和分解等过程，氮元素在生态系统中不停地循环着。
人类活动对于氮循环产生了巨大影响，需要采取措施减少对于生态系统的负面影响。