九年级(初三)化学 自然界中氮的循环
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。
第1课时 自然界中氮的循环 氮气 一氧化氮和二氧化氮
• 氮在自然界中是如何循环的？ • 什么是氮的固定？ • 工业上是如何合成氨的？ • 氮气的物理性质和化学性质？ • NO、NO2物理性质和化学性质？
一、氮在自然界中的循环
氮循环中涉及到 的主要物质：
N2 氮氧化物 NH3 铵盐 HNO3 硝酸盐 有机氮
游离态
化合态
主要形式
• （1）游离态→化合态
②形成光化学烟雾 ＮＯ２＋Ｏ２→Ｏ３ Ｏ３＋ＣｘＨｙ→有毒烟雾 ③破坏臭氧层（形成臭氧空洞）
氮的氧化物、氟氯烃（氟利昂）等。3O2 NO2 2O3
④水体的富营养化
消除污染的主要方法：碱液吸收法
NO+NO2 +2NaOH=2NaNO2 +H2 O 2NO2 +2NaOH=NaNO2 + NaNO3 + H2 O
①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 化合物；
②放电条件下，与氧气结合为氮氧化合物，并随降水进入土壤和 水体中；
③合成氨工厂、汽车发动机都可以将一部分氮气转化成化合态。
（2）化合态→化合态：
化石燃料燃烧、森林和农作物枝叶燃烧所产生的氮 氧化合物通过大气进入陆地和海洋，进入氮循环。
2NO+O2==2NO2 3NO2+H2O==2HNO3+NO ……
充分利用原料，减少污 染物的排放
现学现用
1、如何收集NO和NO2 气体？能否颠倒过来？
NO只能排水法，
若用排空气法收集则得到NO2；
NO2只能向上排气法， 若用排水法收集则得到NO
2、如何除去NO中NO2 ？
混合气通过水洗
氮氧化物与环境污染的防治 ①形成酸雨 硝酸型酸雨
拓展练习：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
自然界中的氮循环
【实验模拟】 （1）模拟雷电过程：在放电条件下N2与O2发生反应 （2）模拟降水过程
【归纳分析】
雷雨发庄稼的原理：
放电
N2 + O2 === 2NO 2NO + O2 == 2NO2 3NO2 + H2O == 2HNO3+NO
游离态氮→硝态氮
【归纳整理】
1、氮气性质 （1）物理性质
阅读课本P108总结氮气、一氧化氮、二氧化氮的性质
颜色
无色
气味
无味
状态
气体
溶解性
难溶于水
密度
略小于空气
如何收集氮气？ 排水法
（2）化学性质 化学性质不活泼
放电
① 与氧气反应 N2 + O2 === 2NO
（3）用途
① 作保护气，用于焊接金属、填充灯泡、保存食品 ② 合成氨，制硝酸 ③ 液氮可用作制冷剂，用于医学、科技等领域
2、一氧化氮性质 （1）物理性质
颜色
无色
气味
无味
状态
气态
毒性
有毒
溶解性
密度
难溶于水 略大于空气
如何收集NO？ 排水法
（2）化学性质
与氧气反应 2NO + O2 == 2NO2
现象： 无色气体变成红棕色
用于检验NO的存在
（3）危害 （4）用途
3、二氧化氮性质 （1）物理性质
颜色
气味
红棕色 刺激性气味
联想·质疑
闪电是大家非常熟悉的自然现象。你 知道在电闪雷鸣的时候，空气里的氮气、 部分含氮化物分别发生了哪些反应吗？这 些反应产生了哪些物质？这些物质对于人 类的生产和生活有什么意义？
自然界中氮的循环(第一课时)
第二节氮的循环一．教学目标（一）知识与技能目标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；3、通过观察思考活动，认识NH3、铵盐的性质及铵态氮肥的使用问题；4、通过观察思考活动，认识 HNO3的性质。
（二）过程与方法目标1、培养学生通过观察实验现象，总结分析物质性质的能力；2、初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的思想。
（三）情感态度与价值观目标1、通过介绍合成氨发展的艰辛历程，体会从实验室研究到工业生产的过程，渗透化学与技术关系的教育；2、通过介绍酸雨，光化学烟雾和富营养化等环境问题，了解人类活动对氮循环的影响，树立保护环境的意识。
二、教学重点：1、N2、氮的氧化物、NH3、铵盐、HNO3的主要性质；2、培养学生通过观察实验现象总结分析物质性质的能力，并使他们初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的重要性。
三、教学难点：1、氮的氧化物的重要性质；2、硝酸的氧化性。
四、教学准备（一）学生准备1、预习第二节----氮的循环2、查找氮循环的资料，小组合作画出氮循环图示，写出短文。
重点说明氮循环中涉及到哪些含氮元素的物质，它们是如何转化的？（二）教师准备1、教学多媒体、课件；2、补充实验。
五、教学策略1、通过闪电这一自然现象，激发学生思考自然界中的含氮物质；通过自然界中的氮的循环，使他们了解氮循环的基本过程，认识氮循环过程中的重要物质。
2、通过了解生物固氮和人工固氮形式，使学生认识氮气在一定条件下能够与氧气、氢气发生反应，并且了解氮的固定的相关知识，如什么是氮的固定、氮的固定主要有哪些形式；了解氮的两种氧化物：一氧化氮和二氧化氮的颜色、状态、溶解性，一氧化氮与氧气的反应，二氧化氮与水的反应，了解自然界中形成硝酸的过程。
3、通过观察思考活动，使学生认识氨气的溶解性，氨气与水的反应，以及氨的还原性，如氨能够与氧气发生反应；通过认识铵盐的受热分解、铵盐与碱的反应，认识铵态氮肥的使用问题，了解它们在生产中的应用。
《自然界中的氮的循环以及氮循环中的重要物质》
NaNO2＋NH4Cl===NH4NO2＋NaCl NH4NO2=====N2↑＋2H2O
特别提示：1.将空气液化后，升温时先挥发出 的气体是沸点低的气体，故先得到氮气。 2．实验室制备氮气时，可以发生氧化反应制 得(如将氨气与氧化铜加热)，也可以发生还原反应 制得(如用氨气还原氮的氧化物制取氮气)。
即每产生2 mol NO相当于给大地施加尿素60 g，则 332 mol NO相当于施加尿素的量为：332 mol/2 mol×60 g＝9960 g＝9.96 kg。 答案：(1)① (2)B (3)3×107 (4)332 (5)9.96
氮循环中的重要物质及其变化 知识清单 1．氮气
(1)与氧气反应：化学方程式为：________________。
分离空气法：空气中约含五分之四(体积分数)的氮气， 因此工业上所需的氮气都是从空气中提取的。其方法通常 有两种，一是分离液态空气法，即将液态空气减压分馏； 二是将可燃物在限定容积的容器内燃烧除去氧气，从而获 得氮气。
实验室制法：在实验室要制取较纯的氮气，可以加 热饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体(或饱和溶液)的混合物 来制备氮气。由于该反应是放热反应，所以当加热到开始 反应时就应停止加热，发生反应的化学方程式为：
(3)若在一次雷雨闪电中两块云间的电势差为109 V， 从一块云移到另一块云的电量约为30 C，此次闪电放出的 能量是______kJ。 (4)若闪电时有千分之一的能量用于生成NO，能产生 NO ______ mol。 (5)此次雷雨生成物相当于给大地施加尿素 [CO(NH2)2]肥料______kg。
解析：本题以自然界中氮元素的循环为主线，综合考 查了化学、生物、物理三个学科的知识。 (1)将氮元素由游离态变为化合态的过程叫做氮的固定， 显然只有过程①符合。 (2)蛋白质转化为氨属于蛋白质的水解和分解，能完成 这一过程的生物应为“分解者”。 (3)两块云放电时，其放出的能量可用下式计算： E＝UIt＝UQ＝109×30＝3×1010(J)＝3×107(kJ)
华东师大版科学九年级下册 3.3自然界中的氮循环 教案
自然界中的氮循环【教学目标】（一）知识与技能目标。
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；3．通过观察思考活动，认识NH3、铵盐的性质及铵态氮肥的使用问题；4．通过观察思考活动，认识HNO3的性质。
（二）过程与方法目标。
1．培养学生通过观察实验现象，总结分析物质性质的能力；2．初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的思想。
（三）情感态度与价值观目标。
1．通过介绍合成氨发展的艰辛历程，体会从实验室研究到工业生产的过程，渗透化学与技术关系的教育；2．通过介绍酸雨，光化学烟雾和富营养化等环境问题，了解人类活动对氮循环的影响，树立保护环境的意识。
【教学重难点】（一）知识上重点、难点。
重点：氮气、氨、铵盐和硝酸的性质。
难点：硝酸的氧化性。
（二）方法上重点、难点。
培养学生通过观察实验现象总结分析物质性质的能力，并使学生初步体会物质的浓度对化学反应产物的影响，进一步认识实验中变量控制的重要性。
【教学过程】联想质疑：俗语说“一场雷雨，一场肥”雷电是大家非常熟悉的自然现象。
你知道在雷电交加的时候，空气中发生哪些化学反应？这些化学反应和所产生的物质对人类的生产和生活有什么意义？我们通过本节课来了解。
一、氮在自然界中的循环阅读：阅读内容氮在自然界中的循环，分析氮在自然界中的循环示意图。
从动植物体，自然界中的雷雨放电、人类的活动三方面解析氮在自然界中的循环。
设问：氮的循环涉及到地球上生物圈的各个方面，那么氮循环中的重要物质有哪些并发生怎样的变化呢？1．氮气与氮的固定。
讲解：氮气是氮循环中的重要物质也是我们熟悉的一种物质，在大气中含量很多约占总体积的4/5，它具有怎样的化学性质呢？请同学们讨论，做出预测。
氮的化学性质：（1）与金属反应：3Mg+N 2Mg 3N 2．（2）与非金属反应（H 2，O 2）：N 2+3H 2 2NH 3．N 2+O 2放电2NO ；2NO+O 2＝2NO 2；讲解：在实验中我们观察到两种氮的氧化物NO 、NO 2．它们也是氮循环中的重要物质，下面我们探究一下它们的性质。
自然界的氮循环
硫酸钾、氯化 能保证各种代谢过程的
钾
顺利进行
茎杆软弱，容易倒 伏，叶片的边缘和 尖端呈褐色，并焦 枯。
磷酸二氢铵、 同时含有两种或两种以上的营养元素，能同 磷酸氢二铵、 时均匀地供给多种养分，有效成分高。
铵态氮肥NH174H.7C%O3
(NH4)2SO4 21.2%
NH4Cl NH4NOຫໍສະໝຸດ 26.2%）5、铵盐不能跟（K2CO3
) 等碱性物质混合施用，
否则会 降低肥效。
CD 6. 下列化肥属于复合肥料的是: (
)
A. NH4Cl
B. NH4NO3
C. KH2PO4
D. KNO3
D 7. 下列化肥与熟石灰混合研磨,能闻到氨气的是 ()
A. 氯化钾
B. 硫酸钾
C. 过磷酸钙
D. 硫酸铵
8.某同学家中种植的植物比正常的植株矮小瘦弱，
一般较难溶于水，经
腐熟后逐步转化为可溶于水、 能被作物吸收的物质，肥效 较慢但较长
便于工业生产，成本较高 便于就地取材，成本低廉
有些品种化肥如长期大量 施用能使土壤板结
能改良土壤结构
棉花你的叶子为什么变黄了？ 因为我缺氮！
氮肥能促使作物的茎、叶生长茂盛，叶色浓绿。
磷肥促进作物提早成熟，穗粒增多，子粒饱满。
氮的循环
大气1中、氮氮单的质固（N定2）转化为氮
的化合物的过程称为氮的固定。
2、固氮的途径
生物固氮
大气固氮
N2+O2放电 2NO
工业固氮
N2+3H2高温、高压、催化剂2NH3
3、自然界中氮的循环
大气中的氮
NOX
细
菌
氨或铵盐
分 解
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自然界中氮的循环
氮是蛋白质的重要组成成分，动、植物生长都需要吸收含氮的养料。
空气中虽然含有大量的氮气，但多数生物不能直接吸收氮气，只能吸收含氮的化合物。
因此，需要把空气中的氮气转变成氮的化合物，才能作为动植物的养料。
这种将游离态的氮转变为化合态的氮的方法，叫做氮的固定。
在自然界、大豆、蚕豆等豆科植物的根部都有根瘤菌，能把空气中的氮气变成含氮化合物，所以，种植这些植物时不需施用或只施用少量氮肥。
另外，放电条件下氮气与氧气化合以及工业上合成氨等也属于氮的固定。
在自然界，通过氮的固定，使大气中游离态的氮转变为化合态的氮进入土壤，植物从土壤中吸收含氮化合物制造蛋白质，动物则靠食用植物以得到蛋白质；动物的尸体残骸，动物的排泄物以及植物的腐败物等再在土壤中被细菌分解，变为含氮化合物，部分被植物吸收；而土壤中的硝酸盐也会被细菌分解而转化成氮气，氮气可再回到大气中。
这一过程保证了氮在自然界的循环。
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