氮的循环完整课件
N循环(氮循环)
海洋之所以能消化所有生物的排泄物，将污水转化为净水，全靠海洋中居住着数量有如恒河沙数般多的益菌，它们吃掉这些溶入水中的污物，将毒素变为无害于生物的物质。而在鱼缸内，我们就是要模仿这种生态系统，也是各位新手常听到的N-Cycle(氮循环)。
Nitrogen Cycle (N-Cycle) 氮循环究竟是怎样进行的呢? 除了氧、二氧化炭等为人所熟悉的气休外，其中一种叫做氮(Nitrogen, 以后称简称化学名N2)。而鱼儿的排泄物会在水中产生有机氮(Organic N2)。Organic N2会在水中变成阿蒙尼亚(以后简称化学名NH4)。
NH4对生物来说是致命的毒素，幸好NH4水中较容易转化成亚硝酸盐(以后以后简称化学名NO2)，同时靠着水中的硝化细菌也能够将之变为NO2。
但是，NO2本身对生物来说也是一种剧毒，稍高的NO2浓度也能轻易杀死生物。而水中的好氧菌(其中一种硝化细菌)在氧气充足的环境下就能硝化NO2并将之变成硝酸盐(以后简称化学名NO3)。
NO3对鱼儿来说并非O致命的毒素，因此鱼儿能忍受NO3浓度较高的环境，但是对珊瑚等软体生物来说却是致命物质，稍高浓度的NO3值也使珊瑚不再"开花"，继而死亡。而在海中，厌氧菌(其中一种硝化细菌)就能硝化NO3并将之变回N2，无害的氮；同时，海中的藻类和苔类植物也视NO3为养份而消化掉并排出 Organic N2。
硝化细菌的生存、繁殖条件?
在N-Cycle中，硝化细菌扮演着主要的角色，而我们就是要了解好氧菌和厌氧菌这两种硝化细菌的生存绦件。
好氧菌，释如其名，它是一种"喜欢"氧气的细菌，在"呼吸"氧气的环境下，它可以"吃掉"NH4及NO2，化为生存的能量，最后"排出"NO3。所以，即使有大量NH4或NO2，但是在没有氧气的环境下，好氧菌会"窒息"，并不能存活；同样，虽然有大量氧气提供，却没有NH4或NO2等"食物"，好氧菌也不能生存。
厌氧菌，它和好氧菌一样须要食物，不过，厌氧菌的"食物"是NO3，它的"排泄物"是N2。而在整个过程中，厌氧菌并不需要"呼吸"氧气。从表面上来说，厌氧菌的生存条件较好氧菌简单，可是，实际上在鱼缸中繁殖厌氧菌比繁殖好氧菌要困难得多......
氮循环
氮循环
1.引言
氮在自然界中的循环转化过程。是生物圈内基本的物质循环之一。如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤，为动植物所利用，最终又在微生物的参与下返回大气中，如此反复循环，以至无穷。
构成陆地生态系统氮循环的主要环节是：生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。
自从生命形成以来，氮循环就启动了。氮是空气中含量最多的成分，是生命体内蛋白质、核酸的必需元素，是农业上重要的增产要素，也是对环境有显著影响的成分，与人类生存环境密切相关。然而，随着科学技术的发展，人类活动从各方面干扰了氮循环的进行，在满足人类生存需求、提高人类生存质量的同时，引起了一系列环境问题，如酸雨、光化学烟雾、水体富营养化等。为了维持氮循环的平衡，进而保护生态环境，为人类的生存发展长远考虑，有必要对生态系统中的氮循环问题进行探讨。
历史上，在生产工业化以前，氮循环系统中，氮的收支是平衡的。随着人类社会的发展，特别是工业革命的发生，环境中的氮循环受到了巨大影响。1908年德国化学家哈伯发明合成氨，开启了人工固氮的时代，含氮化肥的使用大大提高了农业生产率，满足了人们的生活需求。发现豆科植物的固氮作用后，人们开始大规模种植豆科植物等有生物固氮能力的作物。煤炭，石油等化石燃料被大量开采并投入使用，产生能量的同时也产生了大量污染物，如空气中氮氧化物导致酸雨、光化学烟雾以及臭氧层破坏，水体中氮以及其他元素超标产生的水体富营养化（如赤潮、“水华”）。 据科学估算，到1990年，全球人为活化氮（化学合成氮，化石燃料燃烧形成的氮氧化物和豆科作物及水稻扩种而增加的生物固定的氮）的数量已达到每年140TgN，而工业化前自然生物固定的氮，即通过微生物把大气中的惰性分子氮转变为活性的氨的量为每年90至130TgN。
这就是说，目前进入全球氮循环的活化氮总量比工业化前的自然生物活化的氮增加了一倍多。 氮肥的发明使全球粮食产量剧增。大量使用氮肥却造成了全球氮循环失控，带来了许多负面影响：藻类爆发、生物多样性丧失、疾病风险增加，甚至可能加剧全球变暖。但是为了保证全球粮食供给，我们不得不使用氮肥。我们应如何寻找一条更可持续发展的道路，来消除氮的负面影响？
必修1第3章第2节氮的循环
1 第二节 氮的循环
【学案设计】
第一课时
【课前预习区】
1、自然界中有很多种循环方式，请你通过查阅相关资料画出氮的一个循环的主要环节
2、整理出氮循环中含氮物质的离子符号及化合价。
3、根据研究物质性质的方法和程序及氮气的化合价并联系生活实际，预测N2 性质如何？
4、通过预习写出反应的化学方程式。判断N2是做了氧化剂还是还原剂？
5、什么是氮的固定？有哪两种形式？
6、据你所知，氮气有哪些用途？
【课堂互动区】
一、自然界中的氮的循环
[交流 归纳]
课前预习区的相关知识。得出氮循环中的重要物质：氮气、一氧化氮、二氧化氮、硝酸及雷雨发庄稼的化学方程式
二、氮循环中的重要物质
1、氮气：
【问题组1】
1、根据你的知识积累，氮气应该有哪些物理性质？
2、根据物质的分类和氮气中氮元素的化合价，氮气应该具有哪些化学性质？
3、什么叫氮的固定？氮气有哪些重要用途？
〔归纳总结1〕
2 2、一氧化氮和二氧化氮
实验：展示一瓶一氧化氮，打开集气瓶，观察现象。后加水，振荡，再观察现象。
NO的检验方法：
三、人类活动对氮循环和环境的影响
1、如何减少人类活动对氮循环和环境的影响
2、根据一氧化氮和二氧化氮中氮的化合价分析思考如何处理一氧化氮和二氧化氮尾气？
[课后练习]：
1．下列反应起了氮的固定作用的是
A、N2和H2在一定条件下反应生成NH3 C、NH3经催化氧化生成NO
B、NO和O2反应生成NO2 D、由NH3制碳铵和硫铵
2．据报道，科学家已成功合成了少量N4，有关N4的说法正确的是
A．N4是N2的同素异形体 B．N4是N2的同分异构体
C．相同质量的N4和N2所含原子个数比为1:2 D．N4的摩尔质量是56g
氮循环(Nitrogen Cycle)
氮循环（Nitrogen Cycle）
氮是自然界中的丰富元素，主要以氮气(N2)的形式存在于大气中，以有机氮的形式存在于沉积物中，以溶解氮的形式存在于海水中。这三种氮的量的变动都很小。其他形态的氮则不停地进行着复杂的流动和交换，而且受人类活动的强烈影响。自然界中氮的分布和氮的流动交换情况见表1和表2。
氮气占大气总体积的78％以上。氮在大气中主要以氮的分子态存在,还以氨（NH3）、一氧化氮(NO)、 二氧化氮(NO2)等氮的化合态的形式存在。这些化合态的氮在云、气溶胶粒子、雨滴中转化为铵(NH嬃)和硝酸根(NO婣)，随降水降落地面。大气中的N2和 O2可在雷电作用下反应生成NO婣。土壤和水体中某些细菌和微生物也可吸取大气中的氮，并把它和氢结合成为氨。这样生成的氨以及大气中降落的铵类化合物在微生物的硝化作用下，最终变为硝酸盐。硝酸盐很容易被植物根系吸收，在植物体内合成多种有机化合物如蛋白质。然后通过食物链的传递成为动物体的蛋白质。动、植物死亡后，残体被微生物分解，氮又以氨的形式回到土壤和水体中。动物排出的粪便含尿素和氨，尿素也可被微生物转变为氨。
土壤中的硝酸盐在微生物的反硝化作用下还原为氮和氧化亚氮 (N2O)而逸入大气中。氨也可由于挥发而进入大气。土壤中的硝酸盐和氨极易溶于水，所以很容易随地表径流和地下水排入水体中。 人类活动的干预：指人为的固氮作用，即化学氮肥的生产和应用，大规模种植豆科植物等有生物固氮能力的作物,以及燃烧矿物燃料生成NO和NO2。人为的固氮量是很大的，估计约占全球年总固氮量的20～30％。随着世界人口的增多，这一比例将会继续上升。
农田大量施用氮肥,使排入大气的N2O不断增多。在没有人为干预的自然条件下，反硝化作用产生并排入大气的N2和N2O,与生物固氮作用吸收的N2和平流层中被破坏的N2O是相平衡的。N2O是一种惰性气体,在大气中可存留数年之久。它进入平流层大气中以后，会消耗其中的臭氧，从而增加到达地面的紫外线辐射量。这可能会给人体健康带来有害影响，对此目前还不很清楚。
第二节氮的循环(第一课时)
第二节 氮 的 循 环 （第一课时）
☆课程目标：
（1）了解自然界中的氮循环及人类活动对氮循环的影响；
（2）通过了解生物固氮和人工固氮形式，认识N2、NO、NO2的性质。
重点难点：氮气、氮的氧化物（NO、NO2）的性质。
☆课前预习·导学
一、氮在自然界中的循环
1、氮的存在形态
氮是地球上含量丰富的一种元素，以 的形式存在于大气中，以
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
（1）在自然界中豆科植物根部的 ，把空气中的氮气转变为 等含氮的化合物。植物的根从土壤中吸收 和 ，经过复杂的生物转化形成各种
最后转化为 。动植物遗体中的蛋白质被微生物分解成 ，回到 ，被植物利用。在放电条件下，空气中少量的 和
化合生成 并随水进入土壤和水体。
（2）人们通过化学方法把空气中氮气转化为 ，再根据需要进一步转化成各种 。
(3)化石燃料燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧产生的 如 通过大气进入陆地和海洋，参与氮的循环。
二、 氮循环中的重要物质
1、 氮气
（1）物理性质
(2)化学性质
a与O2反应：
b与N2反应：
可逆反应：在相同条件下能同时向正反两个方向进行的反应。
2氮的固定
氮的固定：使空气中
的氮转化为
固氮（如闪电），化学方程式
氮循环 2
氮循环(Nitrogen Cycle)是描述自然界中氮单质和含氮化合物之间相互转换过程的生态系统的物质循环。
氮在自然界中的循环转化过程。是生物圈内基本的物质循环之一。如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤，为动植物所利用，最终又在微生物的参与下返回大气中，如此反覆循环，以至无穷。
基本概念
空气中含有大约78%的氮气，占有绝大部分的氮元素。氮是许多生物过程的基本元素；它存在于所有组成蛋白质的氨基酸中，是构成诸如DNA等的核酸的四种基本元素之一。在植物中，大量的氮素被用于制造可进行光合作用供植物生长的叶绿素分子。
加工，或者固定，是将气态的游离态氮转变为可被有机体吸收的化合态氮的必经过程。一部分氮素由闪电所固定，同时绝大部分的氮素被非共生或共生的固氮细菌所固定。这些细菌拥有可促进氮气和氢化和成为氨的固氮酶，生成的氨再被这种细菌通过一系列的转化以形成自身组织的一部分。某一些固氮细菌，例如根瘤菌，寄生在豆科植物（例如豌豆或蚕豆）的根瘤中。这些细菌和植物建立了一种互利共生的关系，为植物生产氨以换取糖类。因此可通过栽种豆科植物使氮素贫瘠的土地变得肥沃。还有一些其它的植物可供建立这种共生关系。
其它植物利用根系从土壤中吸收硝酸根离子或铵离子以获取氮素。动物体内的所有氮素则均由在食物链中进食植物所获得。
氨
氨来源于腐生生物对死亡动植物器官的分解，被用作制造铵离子(NH4+)。在富含氧气的土壤中，这些离子将会首先被亚硝化细菌转化为亚硝酸根离子(NO2-)，然后被硝化细菌转化为硝酸根离子(NO3-)。铵的两步转化过程被叫做氨化作用。
铵对于鱼类来说有剧毒，因此必须对废水处理植物排放到水中的铵的浓度进行严密的监控。为避免鱼类死亡的损失，应在排放前对水中的铵进行硝化处理，在陆地上为硝化细菌通风提供氧气进行硝化作用成为一个充满吸引力的解决办法。
铵离子很容易被固定在土壤尤其是腐殖质和粘土中。而硝酸根离子和亚硝酸根离子则因它们自身的负电性而更不容易被固定在正离子的交换点（主要是腐殖质）多于负离子的土壤中。在雨后或灌溉后，流失（可溶性离子譬如硝酸根和亚硝酸根的移动)到地下水的情况经常会发生。地下水中硝酸盐含量的提高关系到饮用水的安全，因为水中过量的硝酸根离子会影响婴幼儿血液中的氧浓度并导致高铁血红蛋白症或蓝婴综合征(Blue-baby Syndrome)。如果地下水流向溪川，富硝酸盐的地下水会导致地面水体的富营养作用，使得蓝藻菌和其它藻类大量繁殖，导致水生生物因缺氧而大量死亡。虽然不像铵一样对鱼类有毒，硝酸盐可通过富营养作用间接影响鱼类的生存。氮素已经导致了一些水体的富营养化问题。从2006年起，在英国和美国使用氮肥将受到更严厉的限制，磷肥的使用也将受到了同样的限制。这些措施被普遍认为是为了治理恢复被富营养化的水体而采取的。
氮的循环
1
《氮的循环》第一课时 编号：10
编制： 审核：
班级 姓名
学习目标 重难点提示 应对策略
1.通过了解固氮方式，认识氮气在一定条件下能够与氧气氢气发生反应。
2. 熟记一氧化氮和二氧化氮的性质，了解某些含氮化合物对环境质量的影响
3. 认识氨气的溶解性、氮气与水的反应及氨的还原性。通过认识铵盐的性质，了解铵态氮肥的生产使用问题。
4.能综合应用氮及氮的化合物知识 氮及其重要化合物的主要性质，及其在生产中的应用和对生态环境的影响。 1.用各类物质间的反应关系和氧化还原反应，探讨物质的性质、以及含有相同元素的物质之间的相互转换。
2.通过物质相互转化关系图，形成知识网络；采用比较法记忆重要的特殊反应
学习过程
【展示●交流◆点拨】
“雷雨发庄稼”包含了什么化学原理？写出有关的化学方程式。
一、氮气及氮的固定
【思考】：1、氮气的键能很大，但为什么常温下却是气体？
2.从氮气的结构上理解其化学性质，写出实现以下转化的有关化学方程式。
NH3 N2 NO
Mg3N2
3、什么叫氮的固定？氮的固定是怎样分类的？
[对点练习]下列说法不正确的是
A．氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在。
B．氮元素是构成生命的基本元素
C．大气、陆地和水体中的氮元素在不停的进行着氮的循环。
D．仿生固氮是一种自然固氮 老师寄语：不辜负父母的重托和期待，心无旁骛，卧薪尝胆，做最好的自己。
③ 高温、高压、催化剂 放电
① ②
④ 2 二、氮的氧化物
阅读教材有关内容并完成以下问题
1.氮的氧化物中氮元素表现______ _________五种价态，形成六种氧化物__________________ 。其中HNO3、HNO2的酸酐分别是 、
氮的循环课件
氮的循环课件
氮的循环课件
氮是地球上最常见的元素之一，它在自然界中以多种形式存在。氮的循环是指氮在大气、陆地和水体之间的转化过程，它对生态系统的功能和稳定性起着重要作用。本文将介绍氮的循环过程和其在生态系统中的重要性。
一、氮的循环过程
1. 大气氮固定：大气中的氮气（N2）通过闪电、太阳辐射和一些特定的细菌作用，转化为可被植物吸收利用的氮化合物。这个过程被称为大气氮固定。
2. 生物固氮：一些细菌和蓝藻能够将大气中的氮气转化为氨（NH3）或氮酸盐（NO3-），这个过程被称为生物固氮。这些细菌和蓝藻通常与植物共生，提供植物所需的氮源。
3. 植物吸收：植物通过根系吸收土壤中的氨和氮酸盐，将其转化为氨基酸和其他氮化合物。这些氮化合物是构成植物细胞和组织的重要组成部分。
4. 动物摄食：动物通过食物链摄食植物，吸收植物组织中的氮化合物。这些氮化合物被用于动物体内的生长和维持生命活动。
5. 动植物死亡和分解：当动植物死亡或排泄物分解时，其中的有机氮化合物被分解为氨和氮酸盐，进入土壤中。
6. 腐殖化：土壤中的氨和氮酸盐经过微生物的作用，转化为有机氮化合物，形成腐殖质。腐殖质能够长期储存氮，并为植物提供养分。
7. 氮沉积：大气中的氮化合物通过降水或干沉积的方式进入土壤和水体中，为生态系统提供额外的氮源。
二、氮的生态功能 氮在生态系统中起着重要的调节和支持作用。
1. 植物生长和生产力：氮是植物生长的关键元素之一。植物吸收氮化合物后，能够合成氨基酸、蛋白质和核酸等生物分子，促进植物的生长和发育。氮的充足供应可以提高植物的生产力。
2. 生物多样性维持：氮的循环对维持生态系统的物种多样性至关重要。不同植物对氮的利用能力不同，一些植物对氮的需求较高，而另一些植物可以适应低氮环境。氮的循环过程可以影响植物群落的结构和物种组成。
3. 水体富营养化：过多的氮进入水体会导致水体富营养化，引发藻类过度生长。藻类过度生长会消耗水体中的氧气，导致水体缺氧，对水生生物造成危害。
第7节 氮的循环
下埔校区 新高一衔接7 氮的循环
1 第7节 氮的循环
第1课时
空气中的大量N2在自然界可被豆类植物直接吸收，也可在雷电的条件与O2反应转化为氮的化合物，而人工固氮主要是N2与H2的化合反应，NH3是工业制 HNO3的重要原料，而HNO3是一种能与多种物质反应的重要的氧化性酸。
【重点难点】
重点：自然界中的氮循环，NH3、HNO3的重要化学性质；
难点：N2、NH3、NO、NO2、HNO3、NO3-这些含氮物质间的相互转化。
【知识讲解】
联想·质疑：豆类植物很少施用化肥却生长旺盛，豆类植物如何补充氮元素呢？“雷雨发庄稼”有科学道理吗？
一、氮在自然界中循环
思考：氮在自然界中主要以游离态存在(空气中N2的体积分数约为)，N元素的非金属性比较强，为什么能在空气中以单质的形式稳定存在呢？
分析：这与N2的结构有关，N2的电子式为，存在氮氮三键，键能较大，破坏该键需要大量能量，故N2能稳定存在，若提供足量能量，N2可参与反应，如雷雨交加天气里，N2、O2在放电条件下可化合成NO，这就是氮的固定。
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
鲁科版化学必修一第三章第二节——氮的循环
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1 / 9 鲁科版化学必修一第三章第二节
氮的循环
【设计背景及理念】
为更好体现信息技术与高中化学教学的融合，突出数字教育资源在高中化学课堂教学中的运用，结合我校信息技术和数字教育资源硬件条件实际、学生使用信息技术的能力水平及高中化学元素化合物内容的教学要求，本课教学设计在基于高中化学新课程理念及学生化学学科观念培养的基础上，突出信息技术与高中化学课堂教学设趣激情的整合、信息技术与创设问题情境促进学生自主学习的整合、信息技术与创设实验情境促进学生主动探究实验的整合、信息技术与化学概念教学的整合，通过合理、灵活地运用信息技术和数字教育资源，激发学生学习热情，促进学生的自主学习、主动探究、主动发展，培养学生的化学学科观念，让高中化学课堂教学简约高效。
【教材分析】
本节选自鲁科版必修一第三章第二节，氮及其化合物是高中化学教学的重要内容，是学生在中学阶段所学习的元素化合物知识的重要组成部分，本节内容不仅为以后元素周期律和元素周期表的学习奠定了基础，而且进一步巩固和深化了氧化还原反应、离子反应理论，培养学生学以致用的能力。同时教材在知识安排上尽量是知识与生活生产相结合，理论与实际相结合，这有利于激发学生学习化学的兴趣，培养和发展学生的各项能力。体现了“从生活中走进化学，再用化学去指导生活”的理念。
【学情分析】 文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！
2 / 9 对学生而言，就知识层面看，学生通过初中和必修一前面章节内容的学习，已具备了一定的元素和化合物知识，也学习了氧化还原反应及离子反应内容。就方法层面看，学生进入高中后，已学习了科学探究的基本程序与方法，学习了从物质分类角度应用类比的方法学习物质的性质，本节课前，较为系统的学习了碳及其化合物内容，初步具备了学习元素化合物的一般方法。而在能力层面，高一学生已具备一些观察、分析能力和自学能力，能够独立完成一些实验。