氮的循环
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+
氮的循环课件
bmolO2 反应后容器内氮原子和氧原子的个数 比是（）
A、a/b
B、a/2b
C、a/a+2b D、a/2（a+b）
4、“一场雷雨一次肥” ，请写出有 关化学方程式
❖ 作业：请用化学方程式表示下列变化。并指 出氧化剂和还原剂。
❖
N2
NO
NO2
❖
NH3
HNO3
第三章 第二节 氮的循环
闪电时空气中会发 生哪些化学反应？ 这些反应和生成的 物质对人类的生产 生活有什么影响？
闪电
一 、氮在自然界中的循环
N2
二、氮循环中的重要物质及变化
❖ （1）氮气
❖ 物理性质 ：无色、无味的气体，难溶于水， 密度比空略小。
❖ 分子结构：
❖ 分子式：N2
❖ 电子式：：N
×× ××× ×
❖
❖ 固氮方法
自然固氮 生物固氮、高能固氮
人工固氮 工业固氮 仿生固氮
（3）NO、NO2的性质：
❖ 请阅读P82—资料在线
❖ NO2 ： ❖ 二氧化氮是一种红棕色、有毒的气体，易溶
于水，并与水发生化学反应？ ❖ NO： ❖ 一氧化氮是一种无色的、难溶于水的气体。
在医学上有重要作用，被称为明星分子。 ❖ 讨论：根据NO2、NO的化合价推测它们的化
学性质？
练习：
❖ 1、说法不正确的是（） ❖ A、一氧化氮可能是高价态氮的还原产物 ❖ B、一氧化氮可能是低价态氮的氧化产物 ❖ C、一氧化氮可用来造硝酸 ❖ D、一氧化氮是红棕色气体
2、起固氮作用的反应是（）
❖ A、N2和H2在一定条件下合成NH3
❖ B、NO与O2反应生成NO2 ❖ C、NH3催化氧化生成NO ❖ D、由NH3造硝酸铵 3、在体积为VL的密闭容器中，通入amolNO、
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。
《氮的循环》课件
硝化作用和反硝化作用之间的平衡对于维持自然界的氮素循环和 生态平衡具有重要意义。
影响因素
影响硝化作用和反硝化作用的平衡的因素包括环境条件、微生物活 性、土壤和水域的特性等。
平衡的维护
维护硝化作用和反硝化作用的平衡需要采取一系列措施，包括合理 使用化肥、控制土壤和水域的污染等。
05
氮的循环与环境
细菌完成。
氨化是将含氮有机物转化 为氨的过程，是许多植物 和微生物的重要营养来源
。
氮的循环的重要性
氮的循环对维持地球生态平衡具有重要意义 ，是生物圈中氮素循环的重要环节。
氮的循环对农业生产也具有重要意义，通过 合理利用和管理氮肥，可以提高农作物的产 量和质量。
同时，氮的循环也对全球气候变化产生影响 ，如过量排放含氮气体可能导致温室效应加 剧。
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应加剧，进而影响全球气候。
减少氮气排放、改善氮的循环利 用是减缓全球气候变化的重要措
施之一。
氮的循环与水体富营养化
水体富营养化是指水体中营养物质（如氮、磷等）过多，导致水生生物大量繁殖的 现象。
氮的循环过程中，过量的氮气排放和流失会导致水体富营养化。
控制氮的排放和合理利用是防治水体富营养化的重要措施之一。
硝酸盐
氨在有氧条件下被氧化成硝酸盐 ，这是植物生长所需的氮肥之一
，对农业非常重要。
硝酸
氨氧化成硝酸的过程会产生大量能 量，这是人类利用能源的一种方式 ，如通过汽车尾气中的一氧化氮和 氧气反应生成硝酸。
氮气
在自然环境中，氨通过生物固氮作 用和闪电等自然现象转化成氮气， 重新回到大气中，完成氮的循环。
04
反硝化作用
01
氮循环的知识点总结
氮循环的知识点总结氮的来源氮是地球大气中含量最丰富的气体之一，占据大气的78%。
氮气并不容易被生物直接利用，只有少数植物和微生物能够将氧化氮还原成氨，然后再转化成有机氮化合物，以供生物利用。
除了大气中的氮气，氮也存在于土壤中、水体中和生物体内。
一般而言，氮的来源主要有以下几种途径：1. 大气中的氮气：氮气通过闪电活动和化石燃料燃烧等方式进入大气，形成氮氧化物和硝酸盐等氮化合物，随着降水和大气沉降进入土壤和水体中。
2. 土壤中的氮：土壤中的氮主要来源于植物残体的分解、微生物的转化以及大气的沉降。
土壤中氮的主要形式有有机氮和无机氮。
3. 水体中的氮：水体中的氮来源于大气的沉降、植物和动物的排泄物、腐殖质的分解以及人类活动等。
4. 生物体内的氮：生物体内的氮主要来自于食物链的转移和新陈代谢产生的废物。
氮的固定氮的固定是指将大气中的氮气转化为植物可利用的形式。
氮的固定主要是由一些植物和微生物完成的，主要包括以下几种方式：1. 大气固定：少数植物的根系中寄生着一种叫做根瘤菌的微生物，它们能够从大气中固定氮气，将其转化为植物能够利用的氨。
2. 人工固定：人类通过合成氨法等工业生产方式，固定了大量的氮气，用以生产化肥和其他化学品。
氮的转化氮的转化是指在生物体和非生物体的作用下，将氮从一种化合物转化为另一种化合物的过程。
氮的转化主要包括以下几种方式：1. 氮的硝化：氨和有机氮通过细菌的作用，转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
2. 氮的还原：亚硝酸盐和硝酸盐通过一系列的还原反应，转化为氮气或氨。
3. 氮的铵化：硝酸盐和亚硝酸盐转化为氨。
4. 氮的硝化：氨和有机氮通过细菌的作用，转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
氮的循环氮的循环是指氮在地球上不同环境中的循环过程。
氮的循环主要包括以下几种方式：1. 植物吸收：植物通过根系吸收土壤中的氮元素，将其转化为有机氮化合物，供自身生长和繁殖所需。
2. 动物摄取：动物通过食物链摄取植物中的氮元素，将其转化为自身所需的蛋白质和其他有机物质。
水体中氮循环的六个过程
水体中氮循环的六个过程水体中的氮循环是指氮元素在水体中不断转化和转移的过程。
它是水体中生物体生命活动所必需的重要元素之一。
氮循环包括氮的沉降、氮的固定、氮的硝化、氮的反硝化、氮的溶解和氮的沉降和沉积六个过程。
一、氮的沉降氮的沉降是指大气中的氮通过降雨等方式进入水体的过程。
大气中的氮主要以氮气（N2）的形式存在，通过降雨中的氮化合物（如氨气、硝酸盐等）溶解在水体中，从而完成氮的沉降过程。
氮的沉降是水体中氮循环的起始阶段。
二、氮的固定氮的固定是指将大气中的氮气转化为水体中的氮化合物的过程。
大气中的氮气是无法被大多数生物直接利用的，因为它是相对稳定的双原子分子。
氮的固定主要通过生物固定和非生物固定两种方式进行。
生物固定是指某些特定的细菌通过酶的作用将氮气转化为氨气或有机氮化合物，这种过程被称为生物固氮。
非生物固定是指一些非生物物质（如闪电、大气中的紫外线等）通过氧化反应将氮气转化为氮酸盐等氮化合物。
三、氮的硝化氮的硝化是指氨气或有机氮化合物转化为硝酸盐的过程。
氮的硝化主要由两个步骤组成，第一步是氨氧化，指氨气被氨氧化细菌氧化为亚硝酸盐；第二步是亚硝酸盐氧化，指亚硝酸盐被亚硝酸盐氧化细菌氧化为硝酸盐。
氮的硝化是水体中氮循环的重要环节，它将有机氮化合物中的氮转化为可被植物吸收利用的无机氮化合物。
四、氮的反硝化氮的反硝化是指硝酸盐还原为氮气的过程。
氮的反硝化主要由一些特定的细菌完成，这些细菌能够在缺氧条件下利用硝酸盐作为电子受体，将其还原为氮气并释放到大气中。
氮的反硝化是水体中氮循环的重要环节，它将水体中的硝酸盐还原为氮气，从而维持了水体中氮的平衡。
五、氮的溶解氮的溶解是指氮化合物在水体中的溶解和扩散的过程。
水体中的氮化合物主要以氨气、硝酸盐和有机氮化合物的形式存在。
氮的溶解是水体中氮循环的重要环节，它决定了水体中氮化合物的浓度和分布。
六、氮的沉降和沉积氮的沉降和沉积是指水体中的氮化合物沉降到水底并沉积下来的过程。
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。
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方法三
←浓氨水
←固体CaO
防倒吸
二、铵盐（NH4
都是白色晶体
+）
铵盐都易溶于水；
受热易分解； 与碱反应可产生氨气。
NH4Cl == NH3 ↑ + HCl↑
∆
NH4HCO3== NH3↑+ H2O↑+ CO2↑
NH4Cl + NaOH == NaCl +NH3↑+H2O NH4＋+ OH－ == NH3•H2O
氨水的主要成份有哪些？ 氨水与液态氨有何区别？
氨水中的分子有：H2O、NH3 和 NH3· H 2O
氨水中的离子有：NH4+、H+ 和 OH-
所以：氨水是混合物。
液氨 是氨气加压或降温后形成的液态物质， 液氨所含的微粒是NH3分子。 所以：液氨是纯净物。
（2）氨气与酸的反应：
实验：把蘸有浓氨水的玻棒和蘸有浓盐酸的
生成，并有白色烟雾产生，试解释原因。
铂丝 浓氨水
催化剂 4NH3 + 5O2 ==== 4NO + 6H2O △ △ 2NH3+3CuO== N2+3Cu+3H2O 2NH3+ 3Cl2==N2+6HCl
8NH3+ 3Cl2==N2+6NH4Cl
4、NH3的实验室制法
（1）反应原理：
2NH4Cl + Ca(OH)2 == CaCl2 +2NH3↑+2H2O （2）发生装置：固＋固
练一练
1、将充满NO和NO2的混合气体45mL的试管，倒立 于水中，一段时间后，气体的体积为35mL，原混 合气体中，NO和NO2的体积比为（ A ） A．2:1 B．2:7 C．7:2 D．9:7 解析： 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO △V
3 V（NO2)
1
2 10mL
V(NO2)=15mL V(NO)=45-15=30mL
∆
∆
气
氨气的实验室制法
（3）净化（干燥）：碱石灰（干燥管） 注意：不能用无水CaCl2做干燥剂 （4）收集方法 ：向下排空气法 （5）收集时在容器口要塞一团棉花， 防止空气对流 （6）用湿润的红色石蕊试纸来检验是否收集满。 （7）尾气吸收要有防止倒吸装置
方法二：加热浓氨水制氨气
浓氨水
NH3· H2O == NH3↑+ H2O
将10ml充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置 在水槽中，反应停止后试管内剩余2ml的无色气体， 求原混合气体中NO2和O2各多少ml？ 当O2过量，反应气体8mL 4NO2+O2+2H2O=4HNO
3
4 6.4
1 1.6
NO2:6.4mL O2：3.6mL
当NO2过量时，又发生如下反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO
第三章
第二节 氮的循环
★ 在电闪雷鸣时，氮气和有关氮的化合物发 生了以下反应：
N2 + 2NO +
O2 ==== O2 ==
放电
2NO 2NO2
3NO2 +
H2O ==
2HNO3 +
NO
变成浓度很低的硝酸，这种含硝酸的雨水落到 地面，很快与土壤中的矿物质作用变成硝酸盐， 成为农作物生长发育所需要的优质化肥。
2/22.4 =0.045mol/L C= 2
同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充 有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2， ②NO2和O2，③NH3和N2。现将3支试管均倒 置于水槽中，充分反应后，试管中水面上升的 高度分别为h1、h2、h3，则下列关系正确的是 （ ） C A．h1＞h2＞h3 B．h1＞h3＞h2 C．h2＞h3＞h1 D．h3＞h1＞h2
请比较 氨、 氯化氢、 二氧化硫 和 氯气 的 1:40 1:2 溶解度: 1:700 1:500
视频
1、喷泉实验形成原因 氨极易溶于水，造成压强差，水被倒吸进烧瓶 形成喷泉。 2、氨气溶于水并与水反应形成碱性溶液， 其水溶液中主要成分为一水合氨（NH3· H2O) 3、引水上喷的操作：打开止水夹，挤压胶头 滴管，使少量水进入烧瓶。
【小结】其他能形成喷泉的还有 ①盛有NH3、HCl、SO2、NO2等气体的烧瓶 内挤入少量水；但NO2因为生成NO烧瓶不 能充满液体 ②盛有CO2、SO2、H2S等气体的烧瓶内挤入 少量NaOH溶液；
如图装置，烧瓶内充满干燥气体a，将滴管中 的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打 开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最 终几乎充满烧瓶。则a和b分别是（ ）
玻棒靠近 现象： 产生大量的白烟 反应： NH3 + HCl ==NH4Cl 可以检验氨气或氯化 氢
（3）氨气与氧气的#43; 5O2 ==== 4NO + 6H2O △
把烧红了的铂丝插入盛浓氨水的锥 形瓶中（不接触溶液）观察到悬在液面
空气 玻璃棒
上的铂丝更加红亮，同时有红棕色气体
＋+
∆
∆
NH4
OH－
∆ == NH ↑+H O
3 2
（用于检验铵根离子）
检验: NH4+ 强碱 样品 △ 湿润 气 蓝色 体 红色石蕊
6 2
参与反应的气体4mL 4NO2+O2+2H2O=4HNO
3
4 3.2
1 0.8
NO2:9.2mL O2：0.8mL
标况下，将一充满NO2的试管倒立于盛有足量 水的水槽中，充分反应后，若不考虑试管内物质 向外扩散，求： （1）试管中液面上升的高度与试管总长度比值； （2）试管中溶液的物质的量浓度。 假设：3L气体 3NO2+H2O=2HNO3+NO 3 1 2 2
氨 电子式： H :N:H H
: :
H 结构式： N H
H 空间构型： 三角锥形 键角：107.5。
一、氨（NH3）
1、氨气的物理性质
-3
无色、有剌激性气味、比空气轻、极易 溶于水(在常温常压下1:700)、易液化的气体。
为什么氨常用作致冷剂？还有 哪些物质也可作致冷剂？ 氨易液化（沸点-33. 35 ℃） 还有氯气（沸点-34. 6 ℃） 二氧化硫（沸点-10 ℃）
a（气体）b（液体） A B C D NO2 CO2 Cl2 NH3 水 4mol∕LNaOH溶液 饱和NaCl水溶液 1mol∕L盐酸
2、氨气的化学性质 （1）氨气与水的反应 NH3 + H2O NH3•H2O NH4＋+OH－
氨水主要成分是一水合氨（NH3•H2O） 一水合氨是一种弱碱，部分电离。