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自然界中的氮循環
氮的固定
第3章 物質的性質與轉化
1.了解自然界中氮循環的基本過程，認識氮的固定。
2.熟知氮氣的主要性質。
3.通過實驗探究了解一氧化氮和二氧化氮的主要性質。
自然界中氮的循環
一、自然界中的氮循環
游離態：主要以氮分子的形式存在于空氣中。
化合態：部分在動植物體內的蛋白質中；部分在土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中。
氮的固定
人工固氮
自然固氮
游離態→化合態
工業固氮：工業合成氨
仿生固氮(常溫常壓）：金屬有機物
N2+3H2 2NH3
高能固氮：閃電10%
生物固氮：豆科植物90%
N2+O2 ===2NO
放電
酸
單質
鹽
氧化物
+2
0
+4
氮元素化合價
物質類別
-3
氫化物
+5
堿
NO2
N2
NO
NH3
HNO3
NH3·H2O
氮及其化合物的“價—類”二維圖
氮元素常見化合價：
-3價，0價，+2價，+4價，+5價
二、氮氣的物理性質
顏色 氣味 狀態 溶解性 密度
無色
無味
氣態
難溶于水
比空氣略小
氮氣的工業制法：分離液態空氣
空氣
降溫加壓
液化空氣
升溫分離
液氧（沸點：-183℃）
液氮（沸點：-196℃）
三、氮氣的化學性質
氮原子的最外電子層有5個電子，既不容易得到3個電子，也不容易失去5個電子。因此，氮原子一般通過共用電子對與其他原子相互結合構成物質。常溫下，氮氣的化學性質穩定。
氮元素常見化合價：
-3價，0價，+2價，+4價，+5價
三、氮氣的化學性質
N2+O2 ===2NO
放電
①氮氣的還原性：
氣體顏色由無色變為紅棕色
NO
NO2
2NO＋O2==2NO2
②氮氣的氧化性：
N2+3H2 2NH3
3Mg＋N2===Mg3N2
點燃
四、氮的氧化物
化合價 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
對應 氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5
2NO2 N2O4
酸酐
觀察 · 思考
觀察 · 思考
試管內氣體減少，液面上升，紅棕色氣體變為無色，得到無色溶液。
3NO2+H2O===2HNO3+NO
思考：在該實驗中，氧化劑和還原劑反應的物質的量的比值是？
NO2轉化為HNO3，化合價升高，體現還原性。NO2轉化為NO，化合價降低，體現氧化性。該實驗中，氧化劑和還原劑的物質的量的比值是1:2
五、一氧化氮和二氧化氮
NO
NO2
NO NO2
物理性質 色味態
毒性
溶解性
密度
化學性質 還原性
氧化性
無色、無味、氣體 紅棕色、刺激性氣味、氣體
難溶于水 易溶于水，與水反應
有毒 有毒
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2NO + O2 = 2NO2
略大于空氣 大于空氣
6NO+4NH3 ==== 5N2+6H2O
催化劑

氣體由無色變為紅棕色
氣體由紅棕色逐漸變為無色，水位上升到2/3處
工業制硝酸
知識網絡構建：尾氣處理
Cl2：
SO2：
NH3：
NO2
NO
NaOH
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應用與危害
中毒（結合血紅蛋白,造成人體缺氧）
傳遞神經信息
擴張血管
對抗微生物入侵
提高免疫力
提升記憶力
NO
NO2
使織物褪色
腐蝕金屬和非金屬材料
火箭燃料中的氧化劑
寫出“雷雨發莊稼”的有關化學方程式。
O2
放電
O2
N2
NO
NO2
HNO3
H2O
鹽
N2+O2 ===2NO
放電
2NO＋O2==2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
典型計算：含氮氧化物和氧氣的混合氣體與水反應后氣體成分的規律
若試管中裝10molNO2，則通入多少摩爾O2可以使NO2充分被水吸收
已知2NO+O2 === 2NO2　① 3NO2+H2O === 2HNO3+NO?、?br/>由方程式①+②×2得:4NO2+O2+2H2O === 4HNO3，即當NO2和O2的體積比為4︰1時水可以充滿試管,需通入2.5 moL O2。
若試管中裝10molNO，則通入多少摩爾O2可以使NO充分被水吸收
已知2NO+O2 === 2NO2?、? 3NO2+H2O === 2HNO3+NO?、?br/>由方程式①×3+②×2得:4NO+3O2+2H2O === 4HNO3，即當NO和O2的體積比為4︰3時水可以充滿試管,需通入7.5 moL O2。
典型計算：含氮氧化物和氧氣的混合氣體與水反應后氣體成分的規律
4NO+3O2+2H2O === 4HNO3
當體積比V（NO）：V(O2)
4:3
=4:3
>4:3
當NO、O2混合氣體與水反應時
O2過量，剩余氣體是O2
恰好完全反應
NO過量，剩余氣體是NO
當NO2、O2混合氣體與水反應時
4NO2+O2+2H2O === 4HNO3
當體積比V（NO2）：V(O2)
4:1
=4:1
>4:1
（過量NO2與H2O反應生成NO）
O2過量，剩余氣體是O2
恰好完全反應
NO2過量，剩余氣體是NO
3NO2+H2O==2HNO3 + NO
4NO+3O2+2H2O==4HNO3
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。
3V
VNO2= 15mL VNO = 5mL
10mL
①若剩余O2，則10mLNO完全反應，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
△
自然界中的氮循環
氮的循環
氮的固定
氮氣
氮的氧化物
自然固氮
人工固氮
高能固氮
生物固氮
合成氨
合成氨反應
一氧化氮
二氧化氮
無色無味氣體，難溶于水
紅棕色、刺激性氣味氣體，易溶于水
自然界中含氮的物質
N2+O2===2NO
放電
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO

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