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(共25張PPT)
氮氣及氮的固定
一、氮氣與氮的固定
1．氮氣
（1）氮元素的存在
①氮原子的結構
原子結構示意圖： ________，一般通過___________與其他原子結合。
共用電子對
N的位置？
N的電子結構
第二周期、第ⅤA族
最外層有5個電子
1.氮元素的非金屬性比氧元素弱，比碳元素強 ，硝酸的酸性比磷酸強。
2.氮元素的最高價態為+5，最低價態為-3。
結構決定性質
氮元素的“位-構-性”
+7
2
5
科學的光芒——拉瓦錫獨具慧眼，發現氮氣
1774，拉瓦錫在發現氧的著名實驗中，經過科學的分析后，得出了反映事物本質的結論：空氣是由兩種氣體組成，一種是能夠幫助燃燒和呼吸的氣體。另一種是不能幫助燃燒和呼吸的氣體（這就是盧瑟福發現的“濁氣”、舍勒發現的“濁空氣”、普利斯特里發現的“吸飽了燃素的空氣”、卡文迪許發現的“窒息的空氣”），命名為氮，意思是“無益于生命”，拉瓦錫拭凈了蒙在這一元素上的塵灰，人們終于科學地認識了空氣的基本組成。
②自然界中，氮元素主要以氮氣的形式存在于空氣中，
1．氮氣的物理性質
氮氣是無色、無味的氣體，
密度比空氣稍小，
熔、沸點低，
難溶于水。
收集氮氣時用排水法不用排空法
常溫下無色、無味的氣體有:H2、O2、N2、CO、CO2、NO、CH4。
直接排入空氣的有: O2、N2、CO2
難溶于水的有 : O2、N2、H2、CO、NO、CH4。
2．氮分子的結構
氮氮三鍵，鍵能大，大于其它的雙原子分子
結構穩定。
3．氮氣的化學性質
【問題】這樣結構特點，決定了氮分子有什么樣的化學性質？
通常不活潑。
說明：在一定條件下，氮氣也能跟氫氣、氧氣、金屬等物質發生化學反應。
（1）氮氣跟氫氣的反應
工業上利用這個反應原理來合成氨，反應條件是高溫、高壓、催化劑。
N2 + 3H2 2NH3
高溫、高壓
催化劑
（2）氮氣跟氧氣的反應
方程式：
N2+O2 2NO
2NO＋O2 2NO 2
放電
現象：
開動抽氣緩慢抽氣后，干燥管C處仍是無色的。在容器D中看到的顏色是紅棕色。
（3）氮氣跟某些金屬的反應
鎂在氮氣中燃燒比在氧氣中燃燒劇烈程度差。
方程式為：
3Mg＋N2 Mg3N 2（微黃色 ）
點燃
Mg3N2 + 6H2O ＝3Mg(OH)2↓+ 2NH3↑
氮氣還可跟Li、Ca、Sr、Ba等金屬反應。
（3）氮氣的化學性質
①還原性
N2 + O2 ===== 2NO
放電或高溫
N2 + 3Mg === Mg3N2
點燃
②氧化性
N2 + 3H2 2NH3
高溫、高壓
催化劑
【情境·思考】
氮氣保護技術通常應用于珍貴文物的保存和保護，國內外不乏先例。美國的《獨立宣言》就密封在氮氣環境中；中國博物館和中南海毛主席故居紀念館也是應用氮氣保護法；北京房山云居寺“99石經回藏”也是氮氣保護的成功典范。
為什么氮氣可以作為保護氣？
4、N2的用途
氮氣
糧食
燈泡
焊接
合成硝酸
合成氨
冷凍劑
低溫環境
制氮肥
（大氣：N2及少量的NH3、NO、NO2）
雷電作用
產生NO
NH3
根瘤菌固氮
人工合成NH3
酸雨HNO3
動物遺體或者排泄物
銨鹽或者氨
硝酸鹽
NO經氧化等轉化
亞硝酸鹽
植物吸收產生蛋白質
硝酸鹽 分解產生氮氣
硝化作用
NO、NO2
NO、NO2
氮的固定
游離態的氮
氮的化合物
N2
含“N”物質
一、氮的固定
概念：將大氣中 的氮轉化為 的過程
游離態
氮的化合物
氮的固定
自然過程
人工過程
雷雨
豆科植物 — 根瘤菌
— 合成氨
6.氮的固定
將氮元素由游離態轉化為化合態的過程
N2 + 3H2 2NH3
高溫、高壓
催化劑
高能固氮
生物固氮
自然固氮
人工固氮
合成氨
仿生固氮
氮的固定
分類
自然固氮
高能固氮(雷雨或者火山噴發)
生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)
人工固氮
合成氨(工業上合成氨)
仿生固氮(某些金屬有機化合物可起到根瘤菌作用)
4.自然界中氮的循環
大氣中的氮
根瘤菌
硝酸鹽等含氮化合物
生物轉化
氨基酸
蛋白質
NH4+、NO3-和NH3
微生物分解
放電
氮的氧化物
降水
土壤和水體
小結:
N
-3
N
0
N
+2
N
+4
N
+5
Mg3N2
N2
NO
NO2
HNO3
NH3
2NO+O2==2NO2
3NO2+H2O==2HNO3+NO
N2+ 3H2
2 NH3
高溫、高壓催化劑
N2+3Mg==Mg3N2
點燃
N2+O2==2NO
放電
謝謝聆聽！

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