氮在自然界中的循环
氮元素在自然界中的循环
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。
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+
氮循环途径及其特点
氮循环途径及其特点
1. 氮循环第一站那当然就是大气啦！大气中有着超多的氮气，就好像一个巨大的氮仓库呢！比如说，空气就在我们身边，我们时刻都在和这个大氮库亲密接触呀！
2. 然后呀，氮气会被一些特别厉害的微生物固定下来，这就像是它们把氮从大仓库里“搬”出来一样，豆科植物和根瘤菌的合作不就是这样嘛！
3. 接下来，这些被固定的氮就会在生物体内流转，就好像我们上班工作，会接触不同的任务和人一样。
动物吃植物，氮就跟着在生物链中传递呢，想想那些吃草的羊啊牛啊。
4. 动植物死后，氮又会通过分解者返回环境中，这不就跟人下班回家了一样嘛！比如土壤中的细菌分解动植物遗体，让氮再次回到“循环之路”。
5. 哎呀，还有一部分氮会在土壤中经过一系列变化，这过程就好比一场精心编排的舞蹈，复杂又有趣呢！像氮肥在土地里的转化。
6. 然后呢，有些氮会通过反硝化作用又回到大气中，这多神奇呀！就像是外出旅行的人最终还是要回到自己的家乡一样，那些从土壤中跑出来回到大气的氮就是这样。
7. 还有呀，人类的活动对氮循环的影响可大了呢！像使用化肥，这不就是人为地给氮循环“加了把劲”嘛？
8. 氮循环就是这么神奇又重要，它维持着生态系统的平衡和稳定呢！我们必须要好好保护它呀，不然生态系统可就要乱套啦，大家说是不是呢！。
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。
自然界中氮的循环
自然界中氮的循环
氮的循环可以分为自然界氮的生物转化循环和地球自然界氮的物理化
学循环。
自然界氮的生物转化循环是指在植物、藻类、动物和细菌之间，氮以
不同形式在体内反复转化的过程。
物质循环中，氮是从大气中以氮气形式
注入到地球上，它被植物通过光合作用转变为有机物（植物组织中的氨基酸），然后将氮经由食物链传递到动物，植物和细菌体内，形成具有各种
生物特性的氨基酸，作为动物和植物的新陈代谢的主要物质媒介。
此外，
细菌通过进行氮素的氧化扩散，将氮转换成氮气，最终形成大气的一部分，形成地球的氮循环。
地球自然界氮的物理化学循环是指大气中氮物质以不同的物理、化学
变化形式在大气层、水体和土壤之间循环的过程。
大气中空气中的氮气经
由光和酸雨反应被水溶性水体中氨基酸和其它有机物带入水体。
水体经蒸
发潜热分解为氮气和氧，被叠向大气层，氮气又叠向水体，从而形成大气
湿润水平面的氮物质循环。
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。
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氮在自然界中的循环
1．氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。
海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。
下列关于海洋氮循环的说法正确的是()
A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③
C．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
D．向海洋中排放含NO－3的废水会影响海洋中NH＋4的含量
答案 D
解析A项，海洋中的氮循环起始于氮的还原，错误；B项，海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，错误；C项，反硝化作用是氮元素化合价降低的过程，反硝化细菌在氧气不足的条件下还原N，不一定有氧气参与，错误；D项，由氮的循环过程可知，硝酸根离子增多，反硝化作用增强，会进一步影响海洋中NH＋4的含量，正确。
2．(2020·河南联考)一定条件下，含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
回答下列问题：
(1)氮的原子结构示意图为______________。
(2)图中属于“氮的固定”的是__________(填字母，下同)；转化过程中发生非氧化还原反应的是________。
(3)若“反应h”是在NO2和H2O的作用下实现，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。
(4)若“反应i”是在酸性条件下由NO－3与Zn的作用实现，则该反应的离子方程式为
______________________________________________________________________________。
答案(1)(2)k和c a和l(3)2∶1
(4)4Zn＋2NO－3＋10H＋===4Zn2＋＋N2O↑＋5H2O
解析(3)反应h的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3是氧化产物，NO是还原产物，因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。