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1、第3章 自然界中的元素,第2节 氮的循环,一方面是大气中的氮气通过闪电与氧气化合生成一氧化氮,一氧化氮继续被空气中的氧气氧化生成二氧化氮,二氧化氮与水反应形成硝酸随雨水降落地面,与土壤中的矿物质作用,生成硝酸盐。另一方面是豆科作物的根瘤菌将空气中的氮气直接转化为氨。植物通过吸收NO3-和NH4+,合成氨基酸进而合成蛋白质。人和动物通过采食植物的果实或块根,将植物蛋白转化为动物蛋白,动植物遗体中的蛋白质被微生物分解为铵根离子、硝酸根离子和氨,又回到土壤和水体中,被植物再次吸收。,一、自然界中氮的循环,天上,人间,地下,N2,NO NO2,HNO3,NH3,NH3 、NH4+、 NO3,二、氮循环
2、中的重要物质,、氮气,(1)物理性质:,无色、无气味的气体;难溶于水;密度比空气稍小。,氮气可用作保护气,充填灯泡。,(2)化学性质 :,氮气的化学性质很不活泼。,在新疆和青海两省交界处,有一狭长山谷,有时牧民和牲畜进入后,风和日丽的晴天顷刻间会电闪雷鸣,狂风大作,人畜常遇雷击而倒毙,被当地牧民称为“魔鬼谷”。 奇怪的是这里草木茂盛,你知道其中的原因吗?,氮的固定:,将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的方法。,氮的固定,自然固氮,人工固氮,闪电 10%,生物固氮90%,可逆反应?,N2O、NO、 N2O3、 NO2、N2O4、N2O5,2、氮的氧化物,+1 +2 +3 +4 +4 +5,(1)
3、一氧化氮:,无色、有毒、难溶于水的气体。,氧化氮遇空气立即变为红棕色。,2NO + O2 = 2NO2,(2)二氧化氮:,红棕色、有毒、有刺激性气味的气体,易溶于水。,3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO,NO2既是氧化剂又是还原剂,2NO2 N2O4,4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3,4NO + 3O2 + 2 H2O =4HNO3,问题讨论:,2、能不能用排空气法收集一氧化氮?为什么?,3、如何除去一氧化氮气体中混有的少量二氧化氮?,因为NO易被空气中O2氧化成NO2 ,所以不能用排空气法收集。,将混合气体通过盛有水的洗气瓶。,1、如何检验一氧化氮?,无色气体遇空
4、气立即变为红棕色,说明是NO。,3、氨和铵盐,(1)氨气,NH3,无色有刺激性气味的气体,极易溶于水,易液化。,1:700,NH3 + H2O NH3H2O NH4 + OH-,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。,与水反应:,与酸反应:,还原性:,NH3 + HCl NH4Cl 有大量白烟生成。,2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4,NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3,NH3 + H+ = NH4+,装置类型:,固体 + 固体加热型,收集方法:,向下排空气法,干燥方法:,通过盛有碱石灰的干燥管,验满:,将湿润的红色石蕊试纸放在瓶口,试纸变蓝说明已集满。,同O2,用玻璃棒蘸
5、取浓盐酸靠近瓶口有白烟产生。,棉花团的作用:防止外界气流的搅动。,实验,1,2,3,实验现象,结论,加热不久试管上有白色固体附着,NH4Cl受热易分解,冷却后又结合成NH4Cl,生成使澄清的石灰水变浑浊的气体,受热易分解,产生大量气体,能闻到刺激性气味,湿润的红色石蕊试纸变蓝,产生了NH3,(2)铵盐,由NH4+与酸根阴离子构成的化合物,铵盐都是晶体,易溶于水。,不稳定性,受热易分解。,与碱反应生成氨气,NH4+ + OH- = NH3H2O,产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝.,检验NH4+离子的方法:,取试样加NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验,若试纸变蓝,证明试样中含有NH4
6、+。,氮肥,化肥,铵态氮肥:,硝态氮肥:,有机态氮肥:,尿素,硝酸盐,NH4Cl (NH4)2SO4 NH4HCO3,4、硝酸,纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。,能以任意比溶于水,质量分数在95%以上的浓硝酸在空气中由于挥发出硝酸蒸气会产生“发烟”现象,通常叫做发烟硝酸。,浓硝酸的质量分数为69%,(1)硝酸的:,稀硝酸使石蕊试液变红。,BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + H2O + CO2,一元强酸具有酸的通性。,与金属反应不能生成氢气。,不稳定性:,硝酸应如何保存?,久置浓硝酸为什么呈黄色?,密封保存在 棕色试剂瓶中,并放在 冷暗处!,(2)特性:,浓硝酸因溶有NO2而
7、呈黄色。,强氧化性:,实验2、,稀硝酸,剧烈反应,铜不断溶解,产生红棕色气体,溶液变为绿色。,反应从慢到快,铜在不断的溶解,产生无色气体在试管上部变为红棕色,溶液变为蓝色。,化学方程式:,铝、铁遇冷、浓HNO3会发生钝化。,王水:浓硝酸与浓盐酸按体积比1 :3混合而成 。,实验1:瓶口有白雾,有刺激性气味。,实验3:稀硝酸中,有无色气体,溶液变黄或浅绿;浓硝酸中,无明显现象。,浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,硝酸的浓度越小被还原的程度越大。,金属跟硝酸反应的本质:+5价氮元素得电子,被还原为低价态氮的化合物或氮气。,铁粉与稀硝酸反应的化学方程式,3Fe2+ + NO3- + 4H+ = 3Fe3+ + NO + 2H2O,Fe + NO3- + 4H+ = Fe3+ + NO + 2H2O,2Fe3+ +Fe = 3Fe2+,石油产品和煤的燃烧、汽车尾气的排放,硝酸厂的废气等产生大量氮的氧化物(NO2和NO)排入大气中污染环境,导致光化学烟雾、酸雨。过度使用化肥,生活污水的任意排放,导致水体富营养化。,由于化石燃料的消耗量剧烈增加,合成氮肥的使用量迅速上升,豆科植物的种植面积不断增大,使活性氮的数量大大增加。,三、人类活动对自然界氮循环的和环境的影响,