第2节 氮的轮回(lúnhuí)1．自然界中氮的轮回(1)氮元素的存在：氮是地球上含量丰硕的元素，存在形式：一种是以游离态存在于空气中，另一种是以化合态的形式存在于动植物体中、土壤中和水体中化合态的氮元素首要以NO、NH的形式存在，在有机物中以蛋白质形式存在2)氮的轮回①在自然界中，把空气中的氮气转化为氮的化合物实现氮的轮回有两种路子：一是豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转化为硝酸盐等含氮化合物；二是在放电前提下，氮气与氧气连络为氮氧化物，并随雨水进入水体中②人类在氮轮回方面是经由过程化学编制把氮气转化为氨，再进一步转化成各类含氮的化合物③化石燃料燃烧、森林和农作物枝叶燃烧所发生的氮氧化物经由过程大年夜气进入陆地和海洋，进入氮轮回例1】 某生态系统的氮轮回如下列图1)哪一类生物能将蛋白质转化为氨( )A．微生物B．藻类(2)该生态系统的豆科植物不施氮肥，仍能暗示出出色的长势，原因是____________解析：在氮的轮回过程中，豆科植物的根瘤菌能将空气中游离态的氮转化为硝酸盐等含氮化合物，从而知足自身营养的需要NO被领受后最终可转化为蛋白质，蛋白质被微生物分化成氨、硝酸根、铵根离子，而氨又可被硝化细菌氧化为NO。
谜底：(1)A(2)豆科植物的根瘤菌能将游离态的氮转化为硝酸盐等含氮的化合物，知足自身营养的需要2．氮气(1)氮气的物理性质纯正的氮气但凡状况下是无色的气体，没有味道，没有毒性，密度与空气的密度接近且略小氮气在水中的消融度很小，但凡状况下，1体积水中只能消融大年夜约0.02体积的氮气当压强为1个大年夜气压时，氮气在－195.8 ℃变为无色液体，在－209.9 ℃变为雪花状固体析规律 巧比气体密度：比较两种气体的密度大小时，可把持“同温、同压下，两气体的密度之比等于其相对分子质量之比〞，只需比校相对分子质量(或平均相对分子质量)的大小即可如N2的相对分子质量为28，空气的平均相对分子质量为29，故N2的密度比空气略小2)氮气的化学性质但凡环境下，N2的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应可是在必然前提下，氮气能与氧气、氢气等物质发生反应释疑点 N2为什么不变氮分子是由氮原子构成的双原子分子，两个氮原子之间共用三对电子，使每个原子均达到不变机关，所以，要破坏这种健壮的连络需要很高的能量①N2和O2的反应在电闪雷鸣的雨天，空气中的氮气与氧气可以直接化合生成一氧化氮气体N2＋O22NO(无色气体)生成的一氧化氮气体在常温下很等闲被空气中的氧气氧化生成二氧化氮气体。
2NO＋O2===2NO2(红棕色)生成的二氧化氮气体溶于水时与水反应生成硝酸和一氧化氮3NO2＋H2O===2HNO3＋NO生成的硝酸随雨水淋洒到地面上，与土壤中的矿物传染感动，形成能被植物领受的硝酸盐，促进植物开展俗话说的“雷雨发庄稼〞“一场雷雨一场肥〞就是这个事理此外，汽车策念头中也有N2与O2的反应，是以，汽车尾气中一般含有氮的氧化物②N2与H2的反应(fǎnyìng)在高温、高压和有催化剂存在的前提下，N2和H2可以直接化合，生成氨气，并放出热量，反应方程式如下：N2＋3H22NH3实际上氮气和氢气反应生成氨气的同时，氨气也分化生成氮气和氢气，这样的反应称为可逆反应是以，氮气和氢气不成能完全转化为氨气，在反应后的系统中氮气、氢气、氨气三种气体同时存在谈重点 可逆反应的特点：可逆反应指的是在一样前提下能同时向正、反两个标的目的进展的反应可逆反应特点：①“两同〞：同一前提下，正、逆反应同时进展②“共存〞：反应物和生成物必需同时存在于同一反应系统中，即反应不能进展到底③暗示编制：在可逆反应的化学方程式顶用“〞暗示，不用“===〞暗示③N2与Mg等金属反应N2＋3MgMg3N2(3)N2的首要用途a．氮气是合成氨制硝酸的首要材料；b．氮气常用作呵护气，用于焊接金属，填充灯泡、保存农副产品等；c．液氨可作冷冻剂，应用于医学、高科技范围。
4)氮的固定使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定，简称固氮氮的固定大年夜体有两种编制：【例2】 以下过程属于氮的固定的是( )A．空气液化获得液态的氮B．NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑C．NH3＋HCl===NH4ClD．N2＋3H22NH3解析：在理解氮的固按时，必然要弄明晰是游离态氮到化合态氮，其他由化合态氮到化合态氮(例如：NH3―→NH4NO3，NO―→NO2等)，化合态氮到游离态氮(例如NH3―→N2等)的过程都不是氮的固定谜底：D3．一氧化氮和二氧化氮氮在轮回过程中有良多氮的氧化物发生，现将NO和NO2的性质总结如下：物质一氧化氮二氧化氮化学式NONO2物理性质无色、不溶于水的气体、有毒、用排水法汇集红棕色、易溶于水、有刺激性气息的气体，有毒，用向上排空气法汇集化学性质常温下等闲与O2化合2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO2NO2N2O4日常联络NO使人中毒的事理与CO相似，其更易与血红蛋白连络，造成人体缺氧；NO在生物学方面有着怪异的传染感动，它作为传递神经信息的“信使分子〞，在使血管扩张、免疫、增强记忆力等方面有着极其首要的传染感动NO2有较强的氧化性，可使潮湿的淀粉碘化钾试纸变蓝。
能使多种纺织物退色，对金属和非金属有侵蚀传染感动NO2是形成光化学烟雾和酸雨的成分(1)因为(yīn wèi)NO极易被氧化为红棕色的NO2，是以汇集NO时用排水集气法，不能用排空气法NO2易溶于水，汇集NO2用向上排空气法，不能用排水法2)NO2溶于水生成HNO3，但NO2不是HNO3的酸酐(因二者中氮元素化合价不合)例3】 发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生狠恶反应，发生大年夜量高温气体从火箭尾部喷出引燃后发生的高温气体主假如CO2、H2O、N2、NO，这些气体均无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大年夜量红色气体发生红色气体的原因是( )A．高温下N2遇空气生成NO2 B．NO遇空气生成NO2C．CO2与NO反应生成CO与NO2 D．NO和H2O反应生成H2和NO2解析：NO是一种无色无味的气体，可是这种气体化学性质很是活泼，在空气中很等闲被氧化为红棕色的NO2气体，是以看到火箭喷出的大年夜量红色气体是生成的NO被氧化成NO2的缘故谜底：B4.氨与铵态氮肥(1)氨气的物理性质氨气是无色、有刺激性气息的气体，密度比空气小，易液化，且极易溶于水，常温、常压下1体积水能消融约700体积的氨气。
2)氨气的化学性质①氨气与水的反应考虑：氨消融于水仅仅是简单的消融吗？氨气溶于水形成的溶液的酸碱性若何？测验考试用品：死板的烧瓶、胶头滴管、烧杯、酚酞试液、铁架台(带铁夹)、长玻璃管测验考试步伐：在死板的烧瓶里布满氨气，用带有玻璃管和胶头滴管(滴管里预先吸入水)的塞子塞紧瓶口；倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯里(事先滴入少量酚酞试液)，按图所示安装好装配掀开橡皮管上的止水夹，挤压胶头滴管的胶头，使少量水进入烧瓶，不雅观察现象测验考试现象：烧杯里的水沿玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，烧瓶中的液体呈红色诠释及结论：氨气极易溶于水，胶头滴管中少量的水使烧瓶中的氨火速消融，至使烧瓶内气体压强火速减小大年夜气压将烧杯中的水经由过程玻璃管压到烧瓶中，于是形成了喷泉烧瓶内液体呈红色声名氨气溶于水所得溶液呈碱性喷泉测验考试关头：a.装配气密性要好，否那么不能形成喷泉b.所用烧瓶要死板，否那么现象不较着c.圆底烧瓶内要布满氨气，否那么测验考试不易成功氨气的水溶液叫氨水消融于水的氨气与水发生如下可逆反应：H2O＋NH3NH3·H2ONH＋OH－，所以氨水显弱碱性一水合氨(NH3·H2O)是一种弱碱，不不变，受热易分化放出有刺激性气息的氨气：NH3·H2ONH3↑＋H2O。
谈重点 液氨与氨水的比较名称液氨氨水物质分类纯正物(非电解质)同化物(NH3·H2O)粒子种类NH3分子分子：H2O、NH3·H2O、NH3离子：NH、OH－、H＋存在前提常温、常压下不能存在常温常压下可以存在，一般环境下，氨水盛装在橡皮袋、陶瓷坛里氨水易挥发，是以，氨水应密封保存，且置于低温处注重：氨水的密度比水的小，越浓，其密度越小氨水中氮元素(yuán sù)首要以NH3·H2O的形式存在，但氨水的溶质是NH3而非NH3·H2O，计较氨水的浓度时按NH3计较②氨气与酸的反应氨气是中学阶段学到的独一显碱性的气体，是以可以与酸反应测验考试编制：分袂在两个集气瓶中滴入几滴浓氨水和浓盐酸，盖上玻璃片，然后抽去中间的玻璃片，如以下列图所示，不雅观察现象测验考试现象：两个试剂瓶内都发生了大年夜量的白烟测验考试结论及诠释：浓氨水中挥发出氨气，浓盐酸中挥发出氯化氢气体，两种气体在集气瓶内相遇发生化学反应生成藐小的氯化铵固体颗粒，现象为有大年夜量白烟生成反应的化学方程式为NH3＋HCl===NH4Cl在但凡状况下，氨除了跟浓盐酸反应以外，还易跟良多酸发生反应生成铵盐，例如：2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4NH3＋HNO3===NH4NO3NH3＋CH3COOH===CH3COONH4NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3注重：a.假设用玻璃棒分袂蘸取浓氨水和浓盐酸，当玻璃棒接近时，会发生大年夜量白烟。
因为浓氨水、浓盐酸都易挥发，挥发出来的NH3和HCl相遇生成NH4Cl固体小颗粒)b．假设换成浓硝酸，同样有白烟生成(浓硝酸易挥发)而换成浓硫酸，不会有白烟生成(浓硫酸难挥发)氨与氯化氢的反应析规律 NH3的检验：用玻璃棒蘸浓盐酸接近集气瓶口时，假设发生大年夜量白烟，可以作为检验NH3的一种编制此外一种检验氨气的编制是用潮湿的红色石蕊试纸接近试管口或集气瓶口，把持石蕊试纸变蓝色来断定③氨气的催化氧化反应NH3中氮元素为－3价，是最低价态，具有回复复兴性，可与具有氧化性的物质反应但凡状况下氨与氧气不反应，但必然前提(Pt作催化剂)下可与氧气反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O，此反应是工业制HNO3的根底3)铵盐的性质氨气与酸反应可以生成铵盐，铵态氮肥的首要成分就是铵盐，铵态氮肥包含硫酸铵〔(NH4)2SO4〕、碳酸氢铵(NH4HCO3)、氯化铵(NH4Cl)等铵盐都是易溶于水的晶体，是以在贮存、操纵铵态氮肥时，要注重防止雨水的淋湿①铵盐的不不变性a．氯化铵加热氯化铵固体的测验考试测验考试步伐：取少量氯化铵固体放在试管中加热，不雅观察发生的现象测验考试现象：试管底部的白色固体渐渐削减，在试管上部的内壁上生成了白色固体。
测验考试结论：氯化铵不不变，受热易分化结论诠释：氯化铵受热分化生成氨气和氯化氢气体，这两种气体遇冷又从头化合为氯化铵NH4ClNH3↑＋HCl↑ NH3＋HCl===NH4Clb．碳酸氢铵测验考试步伐：取少量碳酸氢铵固体放入试管中加热，并将生成的气体通入新制的澄清石灰水中，不雅观察发生的现象加热(jiā rè)碳酸氢铵固体的测验考试测验考试现象：试管底部的白色固体渐渐削减，澄清石灰水变混浊测验考试结论：碳酸氢铵不不变，受热易分化结论诠释：碳酸氢铵受热分化生成氨气、二氧化碳和水NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O析规律 铵盐分化规律：大年夜都铵盐受热易分化，大年夜都分化。