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(共23张PPT)
第1课时 自然界中的氮循环　氮气与氮氧化物
第3节　氮的循环
学习目标
1.知道自然界中氮循环的基本过程，认识氮循环过程中重要的含有氮元素的物质，能够对含有氮元素的物质进行分类。
2.知道氮气在一定条件下能够与氧气、氢气发生反应，了解氮的固定的相关知识，建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质和实现含有氮元素的物质之间转化的思路和方法。
3.熟知一氧化氮和二氧化氮的性质，了解自然界中形成硝酸的过程。
联想 · 质疑
闪电是大家非常熟悉的自然现象。
俗语说“雷雨发庄稼”、“一场雷雨一场肥”，这隐含着什么原理？
在电闪雷鸣的时候，空气里的氮气、部分含氮化合物分别发生了哪些反应？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？
一、自然界中的氮循环
空气中的氮气
含氮化合物
氨基酸
蛋白质
NH3
根瘤菌
微生物分解
生物转化
氮的氧化物
土壤和水体
放电
降水
硝酸等
1、氮元素在自然界中的存在形式：游离态和化合态。
2、自然界中的氮循环
3、人类活动对氮循环的影响
空气中的氮气
化学方法
氨
含氮化合物
转化
土壤和水体
化石燃料
燃烧
氮的氧化物
大气
①
②
交流 · 研讨
自然界中的氮循环涉及许多氮及其化合物，指出图中所列物质的类别和其中氮元素的化合价。
含氮物质 N2 NH3 NH4HCO3 NO NO2 HNO3 KNO3
氮元素价态
物质类别
0
－3
－3
+2
+4
+5
+5
单质
氢化物
铵盐
氧化物
含氧酸
硝酸盐
交流 · 研讨
二、氮及其氧化物
（一）氮气
1.物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
_____ _____ _____ 比空气______ 溶于水
无色
气体
无味
稍小
难
氮气的密度与空气的接近，只能用排水法收集
二、氮及其氧化物
（一）氮气
2.化学性质
N2＋3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
N2＋3Mg ==== Mg3N2
点燃
N2+ O2 ==== 2NO
放电
通常情况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。
用途：做保护气
①还原性：
②氧化性：
（工业合成氨）
二、氮及其氧化物
（一）氮气
3.氮的固定
①含义：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，简称固氮
②分类：
自然固氮
闪电 10%
豆科植物的根瘤菌 90%
N2＋3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
人工固氮
氮的固定
雷电固氮
生物固氮
工业合成氮
仿生固氮
最为关注的研究课题
二、氮及其氧化物
（一）氮气
3.氮的固定
二、氮及其氧化物
（一）氮气
3.氮的固定
氮的固定，是以氮气为核心的氮及其化合物之间的转化。
将氮气转化为氮氧化物或者氨气，实现了氮元素化合价的升高或降低，体现了氮气的还原性或氧化性
而通电、高温和高压等苛刻的反应条件则表明氮气的化学性质很稳定，其还原性和氧化性皆很弱。
二、氮及其氧化物
（二）一氧化氮 NO
1.物理性质
无色、难溶于水、有毒
2.化学性质
在常温下很容易与氧气化合：
2NO+O2 = 2NO2
二、氮及其氧化物
（三）二氧化氮 NO2
1.物理性质
红棕色、有刺激性气味的有毒气体，易溶于水，密度比空气大
2.化学性质
3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO
[实验现象]红棕色气体变为无色气体，集气瓶中水面上升至2/3处，集气瓶内无色气体接触到空气，又变成红棕色。
[应用]工业上用这一原理制取硝酸
（1）与水反应：
思考 · 讨论
[改进实验]如图所示，在一支50mL的注射器里充入20 mL NO2,然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，再观察现象。
[思考]
实验中发生了哪些化学反应
如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施
上述实验对工业上生产硝酸有什么启示
不断地补充一些空气，使生成的NO再氧化为NO2，NO2溶于水又生成HNO3和NO。经过多次的氧化和吸收，NO2可以比较完全地被水吸收，能够尽可能多的转化为硝酸。
二、氮及其氧化物
（三）二氧化氮 NO2
1.物理性质
红棕色、有刺激性气味的有毒气体，易溶于水，密度比空气大
2.化学性质
（1）与水反应：
3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO
（2）与碱反应：
2NO2＋2NaOH === NaNO3＋NaNO2＋H2O
（3）强氧化性：
NO2+SO2=NO+SO3
①与SO2：
②能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
3NO2+H2O = NO+2HNO3
8HNO3+6KI = 3I2+6KNO3+2NO+4H2O
总反应为:12NO2+6KI = 6NO+6KNO3+3I2
用于吸收多余NO2，防止污染空气
提升巩固
1．俗话说“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应的化学方程式。
雷电发生时，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化为NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3跟土壤作用生成硝酸盐，NO可被植物吸收。
N2+ O2 ==== 2NO
放电
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O === 2HNO3＋NO
提升巩固
①
②
结合血红蛋白能力比CO还强，更容易造成人体缺氧
NO
NO2
在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要作用
信使分子
能使多种织物褪色，损坏多种织物和尼龙制品
对金属和非金属材料有腐蚀作用
在空气中随雨水进入土壤，促进植物生长
NO、NO2的其他性质
化学与技术
人工固氮的重要途径 工业合成氨
普利斯特里
1774年，普利斯特里通过加热氯化铵和氢氧化钙的混合物，首先收集到氨。
贝托莱
1784年，贝托莱经分析确定氨是由氮元素和氢元素组成的。
化学与技术
人工固氮的重要途径 工业合成氨
哈伯
1904年，德国化学家哈伯进行合成氨实验，测得反应所得气体混合物中有0.012%体积的氨，终于在1909年设计出一套高温、高压、催化合成氨的实验装置。
德国化学工程师博施经过大量试验找到了较为理想的铁催化剂，设计并建造了能够耐高温、高压的合成氨装置。
博施
氨的合成从实验室研制到工业化生产，经历了约150年的时间。
化学与技术
我国现代合成氨工厂
解放前中国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。中国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设，中国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低、产量高，技术和设备都很先进。
人工固氮的重要途径——工业合成氨
课堂小结
酸
盐
氢化物
单质
氧化物
物质类别
NH3
N2
NO
NO2
HNO3
+4
+2
0
-3
化合价
+5
+1
+3
课堂小结
自然界中的氮循环、氮的固定
氮气的物理性质及化学性质
一氧化氮、二氧化氮的性质
01
02
03
THANKS
本节内容结束

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