自然界中的氮循环
第1课时 自然界中氮的循环 氮气及
( C )
根据反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 中元素化
合价的变化可判断。 2 中氮元素化合价既有升高也有 NO 降低。
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5．下列关于氮气的性质的说法中，错误的是 ( B ) ．下列关于氮气的性质的说法中， A．通常情况下，氮气性质很不活泼 ．通常情况下，ห้องสมุดไป่ตู้B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮 ．可在氧气中燃烧， C．通常情况下，氮气在水中的溶解度很小 ．通常情况下， D．跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂 ．跟氢气在一定条件下发生反应时，
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(2)若 NO2 过量，设过量的 NO2 体积为 y 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 3 y＝6 mL 1 2 mL
则参加反应的 NO2 和 O2 总体积：12 mL－6 mL＝6 mL V(O2)＝6×(1/5)＝1.2 mL， V(NO2)＝12－1.2＝10.8 mL。
答案 1.2 mL
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该题有两个要求：一是必须加入氧化剂， 解析 该题有两个要求 ：一是必须加入氧化剂，二是 一次反应就能完成；反应 （ 、 （3 、 （4 一次反应就能完成；反应（1）（3）（4）从化合价 角度来看都升高，但反应（1 ）N2→NO 2 不能一次反应 角度来看都升高，但反应（ 就能完成；而反应（ 就能完成；而反应（3）NO2→HNO3 虽然氮的化合价升 高 ， 但 不 加 氧 化 剂 也 能 实 现 ， 如 3NO2 ＋ H2O===2HNO3＋ NO，在该反应中，NO 2 既是氧化剂 ，在该反应中， 又是还原剂。只有反应（ 又是还原剂。只有反应（4）N2→NO 必须加入氧化剂 且一次反应就能完成。 且一次反应就能完成。
2
二、氮气 1．物理性质 颜色 状态 气味 无色 气体 无味 水中的溶解性 难溶于水
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(一)
氮的循环(一)一、氮在自然界中循环1、氮的固定使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定，简称固氮。
正是通过氮的固定，开始了氮在自然界中的循环，氮的固定有自然固氮和人工固氮两种方式。
2、自然固氮(1)生物固氮：大豆、蚕豆等豆科植物的根部含有根瘤菌，能把空气中的N2转变为硝酸盐，被植物吸收。
故豆类植物不需要施用氮肥，这种固氮方式占整个自然固氮的90％。
(2)高能固氮：通过闪电等高能量途径把N2固定的方式为高能固氮。
涉及到的反应主要有：N2＋O22NO 2NO＋O2＝2NO2 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO可知，N2最终变成HNO3，即正常的雨水略呈酸性。
HNO3与土壤中的矿物作用，得到硝酸盐，被植物吸收，这就是“雷雨发庄稼”的科学道理。
3、人工固氮人们在工业生产中把N2转化为氮的化合物的方法为人工固氮，又叫工业固氮。
常见的方法有：(1)N2与H2合成NH3：，该反应为工业制HNO3的基础反应。
(2)仿生固氮：用某些金属有机化合物做催化剂，实现常温、常压固氮，这些金属有机物类似于根瘤菌，故又叫仿生固氮，这是目前科学界较为关注的研究性课题。
4、氮在自然界中的循环人们在生产活动中也涉及到了氮的循环，其中主要是利用N2与H2合成工业中重要的生产原料——NH3，即人工固氮。
涉及到两种很重要的物质：NH3、HNO3。
二、氮循环中的重要物质及其变化1、氮气，常况下是一种无色无味的气体，难溶于水，通常无毒。
氮气占空气体积总量的78.12%，是空气的主要成份。
氮气的化学性质很不活泼，只在特殊条件下，才能以下反应。
①与氧气反应：通常状况下氮气和氧气不反应，但在放电条件下，却可以直接化合生成NO 。
反应的化学方程式为：★N 2+O 2闪电2NO反应的化学方程式为：★N 2+ 3H 2 2NH 3 此反应是工业合成氨的反应③与金属镁反应：金属镁可以在氮气中燃烧，生成氮化镁。
反应的化学方程式为：★3Mg+N 点燃 Mg 3N 2(氮化镁)2、氮的氧化物（1）氮的氧化物简介：氮元素有+1、+2、+3、+4、+5五种正价态，对应有六种氧氮氧化物都具有不同程度的毒性，它们也是是常见的大气污染物，以一氧化氮和二氧化氮为主的氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。
自然界的氮循环
氮的释放是指自然界中氮气被转化为其他氮化 合物的过程。
03
火山活动可以将大量的氮气释放到大气中，同时岩 石风化也可以将氮气转化为硝酸盐等化合物。
02
自然界的氮释放主要来源于火山活动、岩石风 化和微生物的固氮作用等。
04
微生物的固氮作用是自然界中最重要的氮释放途径， 通过微生物的作用，大气中的氮气可以被转化为氨
等有机氮化合物。
氮的回归
土壤微生物固氮是指土壤中的微 生物将有机氮化合物转化为氨， 然后进一步转化为氮气。
自然界的氮回归主要通过生物呼 吸作用、土壤微生物固氮和燃烧 等途径实现。
05
04
03
02
01
燃烧也是氮回归的一种途径，例 如森林火灾和草原火灾可以将有 机氮化合物转化为氮气。
生物呼吸作用是植物和动物将有 机氮化合物转化为氮气和二氧化 碳的过程，这是自然界中最重要 的氮回归途径。
某些植物能够通过自生固氮作用将大 气中的氮气转化为硝酸盐，供自身吸 收利用。
03 氮的转化
有机氮的转化
1 2
有机氮的来源
有机氮主要来源于生物固氮和动植物残体的分解。
有机氮的转化过程
有机氮在微生物的作用下，经过一系列的分解和 转化，最终转化为氨、硝酸盐等无机氮形式。
3
有机氮的转化意义
有机氮的转化是自然界氮循环的重要组成部分， 对于维持生态系统的平衡和稳定具有重要意义。
氮的回归是指自然界中有机氮化 合物被转化为氮气的过程。
氮的循环平衡
氮的循环平衡是指自然界中氮的释放和回归达 到动态平衡的状态。
在这种状态下，大气中的氮气浓度保持相对稳 定，同时各种有机氮化合物在生物和非生物界 之间进行循环转化。
如果氮的循环平衡被打破，例如过度的农业活 动导致土壤中氮素过量积累或大气中氮气浓度 过高，就会对环境和生态系统造成负面影响。
氮的循环.
4NH3＋3O2＝2N2＋6H2O
氨在纯氧中燃烧
氨氧化炉（中间是铂铑合金网）
4、氨的实验室制法
1. 原理：
2NH4Cl+Ca(OH)2== CaCl2+2NH3↑+2H2O
△
2NH4Cl + Ca(OH)2
CaCl2 + 2NH3↑+ 2H2O
①装置类型： 固体 + 固体加热型 ②收集方法： 向下排空气法 棉花团的作用：防止空气对流。 ③干燥方法： 通过盛有碱石灰的干燥管 ④验满：
产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝.
检验NH4+离子的方法：
取试样加NaOH溶液，加热，用 湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变 蓝，证明试样中含有NH4+。
氮肥
铵态氮肥：
NH4Cl （NH4）2SO4 NH4HCO3
化肥
硝态氮肥：
硝酸盐
有机态氮肥： 尿素
4、硝酸 纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 能以任意比溶于水
VNO2:VO2
＞ 4︰1，NO2过量剩余气体为NO
＜4︰1， O2过量，剩余气体为O2
（3）NO和O2同时通入水中，其反应是：
4NO+3O2+2H2O = 4HNO3,当体积比 =4︰3,恰好完全反应
VNO:VO2
＞ 4︰3，NO过量剩余气体为NO ＜4︰3， O2过量，剩余气体为O2
小结： 4NO2+O2和4NO+ 3 O2从组 成上均相当于2N2O5的组成。
浓氨水
综合应用
将烧红的铂丝伸入盛有浓氨水的锥形瓶中， 使其接近液面，反应方程式：
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。
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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。