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氮气与氮的固定
第五章 化工生产中的重要非金属元素
1.从价类二维的角度认识元素化合物
2.通过分析氮的原子结构，推断含氮物质可能具有的化学特性，理解结构与性质的关系
3.通过对氮的固定的学习以及应用，诊断并发展学生对化学学科价值的认识
（大气：N2及少量的NH3、NO、NO2）
雷电作用
产生NO
NH3
根瘤菌固氮
人工合成NH3
酸雨HNO3
动物遗体或者排泄物
铵盐或者氨
硝酸盐
NO经氧化等转化
亚硝酸盐
植物吸收产生蛋白质
硝酸盐 分解产生氮气
硝化作用
NO、NO2
NO、NO2
-3
0
+2
+4
+5
氢化物
单质
氧化物
酸
碱
盐
NH3
N2
NO 2 、N2O4
NO
HNO3
HNO2
NaNO3
NaNO2
+3
NH3·H2O
NH4·Cl
氮元素的价类二维图
N2
含“N”物质
一、氮的固定
概念：将大气中 的氮转化为 的过程
游离态
氮的化合物
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
分类
自然固氮
高能固氮(雷雨或者火山喷发)
生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)
人工固氮
合成氨(工业上合成氨)
仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌作用)
在我们空气中含量最多的就是氮气，
为何大多数农作物不能直接利用吸收氮气而需要施氮肥？
二、氮气
最外层有5个电子
1.氮元素的非金属性比氧元素弱，比碳元素强 ，硝酸的酸性比磷酸强。
2.氮元素的最高价态为+5，最低价态为-3。
结构决定性质
2.1 氮元素的“位-构-性”
第二周期、第ⅤA族
①游离态：主要以 的形式存在于空气中。
②化合态：部分存在于动植物体内的 中；
部分存在于土壤、海洋里的 中。
氮气分子
蛋白质
硝酸盐和铵盐
2.2氮元素在自然界中的存在形式
2.3 氮气的物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
_____ 气体 _____ 密度与空气接近 ___溶于水
无色
无味
难
(1)氮分子内两个氮原子间以 结合，断开该化学键
需要 的能量，所以氮气的化学性质很 ，通常情况
下 与其他物质发生化学反应。因此无法被大多数生物体直接吸收。
较多
氮氮三键
稳定
很难
电子式 结构式
①金属镁： ，
（Li、Mg、Ca）
②氢气： ，
氧化性
还原性
人工合成氨
2.4 氮气的化学性质
可逆反应
N2+3Mg===Mg3N2
点燃
N2+3H2====2NH3
催化剂
高温高压
N2+O2======2NO
放电
或高温
氮肥
尿素
碳酸氢铵
氯化铵
硝酸铵
CO(NH2)2
NH4Cl
NH4NO3
NH4HCO3
制备
应用
N2的结构
N2的性质
稳定 + 反应
氮的固定
氮的循环
N2 → 氮的化合物
N2 + 3H2
2NH3
高温、高压
催化剂
N2+3Mg===Mg3N2
点燃
N2+O2======2NO
放电
或高温
1.下列关于氮气的用途，叙述错误的是（ ）
A.在灯泡中充入氮气以延长使用寿命
B.焊接金属时常用氮气作保护气
C.用氮气作火箭的燃料
D.用氮气生产氨气制造氮肥
C
2.下列关于氮气的叙述，错误的是（ ）
A.氮气既可以做氧化剂又可以做还原剂
B.在雷雨天，空气中的氮气和氧气可以反应生成一氧化氮
C.氮的固定是将氮气转化成含氮化合物
D.1 mol氮气可与3 mol氢气完全反应生成2 mol氨气
D
A．图中有3种固氮途径
B．固氮都是氧化还原反应
C．氮元素不以有机物形式参与循环
D．人类活动会影响氮循环
C
3.自然界中的氮循环如图所示。下列说法错误的是（ ）
4.设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述中正确的是（ ）
A． 由32 g O2和O3组成的混合气体中含有的原子总数为2.5NA
B．1 mol Fe与足量的S反应转移电子数为3NA
C．1 mol Mg与足量O2或N2反应生成MgO或Mg3N2 ，均失去2NA个电子
D．标准状况下，22.4 L氯气与足量氢氧化钠溶液反应，转移的电子数为2NA
C
5.《中国诗词大会》不仅弘扬了，中华传统文化，还蕴含着许多化学知识。下列诗句的有关说法错误的是( )
A. 王安石诗句“雷蟠电掣云滔滔，夜半载雨输亭皋”。雷雨天实现了大气中氮的固定
B. 于谦诗句“凿开混沌得乌金，藏蓄阳和意最深”。“乌金”指的是石油
C. 赵孟螟诗句“纷纷灿烂如星陨，霍霍喧逐似火攻”。灿烂的烟花与某些金属元素的焰色反应有关
D. 刘禹锡诗句“千淘万漉虽辛苦，吹尽黄沙始到金”。金性质稳定，存在游离态，可用物理方法获得
B
6.下列关于氮气的说法错误的是
A. 氮气在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸
B. 液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境
C. 利用氮气的稳定性，工业上用来替代稀有气体作焊接金属的保护气
D. 在高温高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂
D

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