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第
3
章
　
第
3
节
自然界中的氮循环　氮的固定
课时1
1.了解N2、NO和NO2的性质(重点)。
2.认识氮循环过程中的重要物质，并了解含氮物质的相互转化和氮的固定(难点)。
学习目标
新课导入
氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护，国内外不乏先例。
美国的《独立宣言》就密封在氮气环境中；
北京房山云居寺“99石经回藏”也是氮气保护的成功典范。
思考：为什么氮气可以作为保护气
氮气性质稳定，常温下不与物质发生反应。
内
容
索
引
目标一　自然界中的氮循环　氮的固定
目标二　氮的氧化物
< 目标一 >
自然界中的氮循环　氮的固定
1．自然界中的氮循环
(1)氮元素的存在
土壤、海洋中的硝酸盐和铵盐
动、植物蛋白质
空气中的氮气
在自然界中的存在形式有化合态和游离态。
(2)自然界中的氮循环
①自然循环
大气中的氮气
氮氧化物
等含氮化合物
蛋白质
根瘤菌
雷电
微生物分解
细菌分解
②人类活动的影响
氮气
化学方法
NH3
含氮化合物(如铵盐、硝酸等)
化石燃料燃烧产生的氮氧化物参与氮的循环
植物
吸收
2．氮的固定
(1)概念：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。
某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用，并以这些金属有机化合物为催化剂实现常温、常压固氮
(2)分类
自然固氮
人工固氮
闪电固氮
生物固氮
合成氨
仿生固氮
雷雨天气将N2转化为NO
豆科植物的根瘤菌固氮
工业合成氨
3．氮气
(2)化学性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
气体 密度与空气接近
难溶于水
(1) 物理性质
无色
无味
通常状况下，氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。
从元素化合价、物质分类的角度预测N2的化学性质。
从元素化合价分析：氮气既有氧化性又有还原性；
从物质分类分析：氮气能与金属单质反应，也能与某些非金属单质反应。
N2+O2 2NO
2NO+O2===2NO2
①还原性
实验探究
现象：
气体颜色由无色变为红棕色
注意：N2和O2反应后的最初产物是NO，而不是NO2。
在放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO立即被氧化为NO2
结论：
(2)化学性质
②氧化性
N2和H2反应生成NH3：
Mg在N2中燃烧生成Mg3N2：
N2+3H2 2NH3
Mg3N2
N2+3Mg
(3)氮气的主要用途
②氮气是合成氨、制硝酸的主要原料。
①氮气常用作保护气，用于焊接金属、填充灯泡、保存食品等。
③液氮可用作冷冻剂，用于医学、科技等领域。
电灯泡、食品包装——保护气
降温手术刀——冷刀做手术
工业合成氨
1.判断正误
(1)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮
(2)N2的密度比空气小，可以通过向下排空气法收集干燥的N2
(3)氮气跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂
(4)N2性质非常稳定，因此可以作为很多物质的保护气
√
×
×
√
2.下列关于氮气的说法错误的是
A.通常情况下氮气性质很稳定，所以氮气可在电焊时作保护气
B.氮气可以与氧气在放电条件下反应：N2+2O2 2NO2
C.氮气的密度比空气的稍小，且难溶于水
D.氮气既有氧化性，又有还原性
返回
√
氮的氧化物
< 目标二 >
1．氮的氧化物种类
化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
对应氧化物
N2O
NO
N2O3
NO2(或N2O4)
N2O5
注意：
(1)这些氧化物中只有N2O3 、N2O5是酸性氧化物，其余均为不成盐氧化物。氮的氧化物都有毒。
(2)N2O俗称“笑气”，为无色有甜味的气体，广泛应用于医药麻醉、食品加工等生产生活领域。
2．NO和NO2
(1)物理性质
氧化物 颜色 状态 气味 水溶性
NO －
NO2
无色
红棕色
有刺激性气味
难溶
易溶
气态
气态
(2)化学性质
现象 现象

实验探究
气体颜色由无色逐渐变为红棕色
气体逐渐减少，颜色由红棕色变为无色，得到无色溶液
结论：在一定条件下，NO和NO2可以相互转化。
2NO+O2===2NO2
(NO表现还原性)
3NO2+H2O===2HNO3+NO
(NO2既表现氧化性，又表现还原性)
a.NO→NO2：
b.NO2→NO：
(3)NO、NO2的其他性质及应用
NO
NO2
结合血红蛋白的能力比CO强，毒性较大
是一种“信使分子”，可以扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等
能使多种织物褪色，有腐蚀作用
(用于处理汽车尾气中的NO2、NO)
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋ NaNO2 ＋ H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2 ＋ H2O
(1)如何除去NO中的NO2？
将气体通过盛有水的洗气瓶。
(2)请写出NO2与H2O反应的离子方程式，用双线桥法标出电子转移的方向及数目，并指出反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比。
氧化剂与还原剂均是NO2，其物质的量之比为1∶2。
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，N可被植物吸收。
N2+O2 2NO，2NO+O2===2NO2，3NO2+H2O===2HNO3+NO
1.判断正误
(1)NO的密度比空气大，可以用向上排空气法收集NO
(2)氮的氧化物都是大气污染物，而且在一定条件下可相互转化
(3)NO2可用排水法收集，且可由NO和O2化合得到
(4)NO2和NaOH可发生反应：2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O，故NO2为酸性氧化物
(5)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2和Br2
√
×
×
×
×
2.将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。回答下列问题：
(1)下列图示正确的是　　(填字母)。
C
3NO2+H2O===2HNO3+NO
12 mL NO2参与反应，生成的NO为4 mL，生成NO的体积占试管的。
(2)如水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为____________
____________________，最终充入　　 mL氧气，才能使水全部充满。
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
无色气体变为
红棕色，液面逐渐上升
3
4NO+3O2+2H2O===4HNO3
练后反思
熟记NOx与O2混合气体被吸收的关系
(1)计算依据
3NO2+H2O===2HNO3+NO　①
2NO+O2===2NO2　②
①×2+②得到：4NO2+O2+2H2O===4HNO3
①×2+②×3得到：4NO+3O2+2H2O===4HNO3
练后反思
(2)氮的氧化物与氧气混合后溶于水的情况分析
①4NO2+O2+2H2O===4HNO3
V(NO2)∶V(O2)
②4NO+3O2+2H2O===4HNO3
V(NO)∶V(O2)
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