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(共18張PPT)
第3章 第三節(jié) 氮的循環(huán)
自然界中的氮循環(huán) 氮的固定
自然界中氮的循環(huán)
氮原子的結(jié)構(gòu)
+7
2
5
氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。氮原子的最外電子層有5個(gè)電子，既不容易得到3個(gè)電子，也不容易失去5個(gè)電子。因此，氮原子一般通過共用電子對(duì)與其他原子相互結(jié)合構(gòu)成物質(zhì)。
NH3
N2
NO
NO2
HNO3
NH3·H2O
NH4+
NO3-
氮及其化合物的“價(jià)-類”二維圖
游離態(tài)：主要以 的形式存在于空氣中。
化合態(tài)：部分存在于動(dòng)植物體內(nèi)的 中；部分存在于土壤、海洋里的 中。
氮?dú)馀c氮的固定
氮元素在自然界中的存在
氮分子
蛋白質(zhì)
硝酸鹽和銨鹽
(78%) 氮?dú)?br/>氧氣 (21%)
空氣的成分(按體積)
N2的物理性質(zhì)
顏色 氣味 狀態(tài) 溶解性 密度
無(wú)色
無(wú)味
氣態(tài)
難溶于水
比空氣略小
排水法收集N2
氮?dú)獾墓I(yè)制法：分離液態(tài)空氣
空氣
降溫加壓
液化空氣
升溫分離
液氧（沸點(diǎn)：-183℃）
液氮（沸點(diǎn)：-196℃）
N2的化學(xué)性質(zhì)
①氮?dú)獾倪€原性：
點(diǎn)燃
3Mg＋N2==Mg3N2
化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定
【例】糧食保存、焊接金屬的保護(hù)氣、燈泡填充氣
N2＋O2==2NO
放電
N2＋O2==2NO
放電
2NO＋O2==2NO2
高溫、高壓
催化劑
N2+3H2 2NH3
②氮?dú)獾难趸裕?br/>氣體顏色由無(wú)色變?yōu)榧t棕色
氮的固定
將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮的化合物的過程
氮的固定
人工固氮
自然固氮
高能固氮：閃電10%
生物固氮：豆科植物90%
工業(yè)固氮：工業(yè)合成氨
仿生固氮(常溫常壓）：金屬有機(jī)物
游離態(tài)→化合態(tài)
NH3經(jīng)催化氧化生成NO是氮的固定
高溫、高壓
催化劑
N2+3H2 2NH3
×
N2＋O2==2NO
放電
化合價(jià) ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
對(duì)應(yīng)氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5
笑氣，可吸入麻醉劑，新型“毒品”
酸性氧化物（屬于酸酐）：
2NO2 N2O4
氮的氧化物
N2O3，N2O5
HNO2，HNO3
一氧化氮和二氧化氮
二氧化氮
一氧化氮
一氧化氮是無(wú)色的有毒氣體，不溶于水，在常溫下很容易與氧氣化合，生成二氧化氮。
二氧化氮是紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣的大，易液化，易溶于水。
NO NO2
物理性質(zhì) 色味態(tài)
毒性
溶解性
密度
化學(xué)性質(zhì) 還原性
氧化性
無(wú)色、無(wú)味、氣體 紅棕色、刺激性氣味、氣體
難溶于水 易溶于水，與水反應(yīng)
有毒 有毒
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
略大于空氣 大于空氣
排水法
6NO+4NH3 ==== 5N2+6H2O
催化劑

氣體由無(wú)色變?yōu)榧t棕色
氣體由紅棕色逐漸變?yōu)闊o(wú)色，水位上升到2/3處
工業(yè)制硝酸
繼續(xù)通入氧氣并不斷振搖，氣體出現(xiàn)紅棕色又再次消失，液面逐漸上升
4NO2+O2+2H2O==4HNO3
尾氣吸收
Cl2：酸性氣體
SO2：酸性氣體
NH3：堿性氣體
易溶于水
NO2
NO
NaOH
稀硫酸
水
NaOH
通O2、NaOH
4NO＋3O2＋4NaOH=4NaNO3＋2H2O
2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO、NO2
NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O
NO、NO2應(yīng)用與危害
氧化物 危害 應(yīng)用
NO 有毒，與血紅蛋白結(jié)合能力強(qiáng)，容易造成人體缺氧 可作為傳遞神經(jīng)的“信使分子”，具有擴(kuò)展血管、提高免疫力、增強(qiáng)記憶力等作用
NO2 有毒，能使織物褪色，破壞多種織物和尼龍制品，對(duì)金屬和非金屬材料有腐蝕作用，另外還能夠形成酸雨 雷雨天氣NO2與雨水形成的硝酸降落到地面，與土壤中礦物作用形成硝酸鹽，促進(jìn)植物生長(zhǎng)
聯(lián)想·質(zhì)疑
俗語(yǔ)說“雷雨發(fā)莊稼” “一場(chǎng)雷雨一場(chǎng)肥”，
這隱含著什么原理？
O2
放電
O2
N2
NO
NO2
HNO3
H2O
鹽
氮的氧化物與O2、H2O反應(yīng)的計(jì)算
3NO2+H2O==2HNO3+NO
2NO+O2==2NO2
總反應(yīng)：4NO+3O2+2H2O==4HNO3
① NO2或NO2與NO的混合氣體溶于水
3NO2+H2O==2HNO3+NO
②NO2和O2的混合氣體溶于水
總反應(yīng)：4NO2+O2+2H2O==4HNO3
③NO和O2的混合氣體溶于水
注意：有關(guān)NO、NO2、O2混合氣體與H2O反應(yīng)后剩余氣體的問題，因NO2與H2O反應(yīng)，NO與O2反應(yīng)，所以剩余的氣體只可能為NO或O2中的一種，絕對(duì)不會(huì)剩余NO2。
3NO2+H2O==2HNO3 + NO
4NO+3O2+2H2O==4HNO3
【例】將20mL充滿NO2和NO的混合氣體的試管倒立于盛水的水槽中，充分反應(yīng)后，剩余氣體10mL。
（1）原混合氣體的中NO和NO2的體積。
（2）向上述剩余氣體中通入一定體積的氧氣，最終剩余5ml氣體。求通入氧氣的體積。
V
NO
3V
VNO2= 15mL VNO = 5mL
NO或O2
10mL
①若剩余O2，則10mLNO完全反應(yīng)，需要消耗7.5mLO2。則通入O2共12.5mL。
②若剩余NO，則同入的O2完全被(10-5)mLNO消耗，共通入3.75mL。
10mL
15mL
V
2V
△
【試試就“逝逝”】
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將O2與NO2按1：4體積比充滿一個(gè)干燥燒瓶（假設(shè)整個(gè)過程中溶質(zhì)不擴(kuò)散），將燒瓶倒置于水中，瓶?jī)?nèi)液面逐漸上升后，最后燒瓶?jī)?nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度為 （ ）
4NO2+O2+2H2O==4HNO3
設(shè)燒瓶體積5V
THANKS

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