《氮的循环》知识点总结

第2节 氮的循环

1 氮在自然界中的循环 1．自然界中氮元素循环示意图

大 气 中 的 N 2

动物粮食作物无 机 氮

闪电

合成氨

汽车尾气

根瘤菌

有 机 氮铵盐

硝酸盐

硝化细菌

地 下 水

细菌

2．主要形式

（1）游离态→化合态

①是豆科植物根部的根瘤菌，把氮气转变为硝酸盐等含氮化合物； ②放电条件下，与氧气结合为氮氧化合物，并随降水进入水体中； ③合成氨工厂、汽车发动机都可以将一部分氮气转化成化合态。 （2）化合态→游离态：硝酸盐在某些细菌作用下转化成氮气。

（3）化合态→化合态：化石燃料燃烧、森林和农作物枝叶燃烧所产生的氮氧化合物通过大气进入陆地和海洋，进入氮循环。

【领悟·整合】

氮是维持高等动植物生命活动的必须元素，因此，氮的循环涉及到地球上生物圈的各个方面。人类活动也在逐渐的影响到氮循环。所以，认识氮的循环，就把我们将要学习的物质置于“氮的循环”这个大的背景下，将会更有利于同学们掌握氮及其化合物的性质。

3．氮气与氮的固定

（1）氮气的物理性质：无色无味气体，难溶于水，与空气密度相近。 （2）氮气的化学性质：

【知识·链接】

氮气属于双原子分子，两个氮原子之间的作用非常强。因此，氮气分子稳定，化学性质不活泼，但要注意，N 2一旦吸收能量变为N 原子则性质较活泼。在高温或放电时可与某些物质反应，N 表现为既有氧化性，又有还原性。

①与

O 2的反应

在放电条件下，氮气跟氧气能直接化合生成无色的一氧化氮（NO ）。反应式为：N 2+O 2

2NO

说明：在雷雨天气，汽车的发动机中均可以发生该反应。在该反应中，N 2

表现出还原性。

②与H 2反应 N 2+3H 2

高温、高压催化剂

2NH 3

说明：a 该反应是工业上合成氨的反应原理，具有非常重要的现实意义。在该反应中，N 2表现出氧化性。

b 在氮气跟氢气反应生成氨的同时，氨气也在分解生成氮和氢气。像这样同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应的化学方程式中用“

”代替“＝”。

（3）氮的固定

① 定义：将空气中游离的氮转变成氮的化合物的方法叫做氮的固定。 ② 分类：

氮的固定

自然固氮

人工固氮

高能固氮（闪电，约占10%）

生物固氮（约占90%） 合成氨 仿生固氮

（3）NO和NO

2

物质NO NO

2

颜色无色红棕色

毒性剧毒剧毒

溶解性不溶解与水反应

气味无味刺激性气味

转化2NO+O

2=2NO

2

3NO

2

+H

2

O=2HNO

3

+NO

【联想·发散】

氮的氧化物以及与氧气混合后溶于水的情况分析：

①NO

2或NO

2

与N

2

(非O

2

)的混合气体溶于水时，可根据反应：3NO

2

＋H

2

O＝2HNO

3

＋

NO，利用气体体积的变化差值进行计算。

②NO

2和O

2

的混合气体溶于水时，根据反应：4NO

2

＋O

2

＋2H

2

O＝4HNO

3

当V(NO2)∶V(O2)＝4：1时，恰好反应，无剩余气体；

当V(NO2)∶V(O2)＜4：1时，剩余氧气；

当V(NO2)∶V(O2)＞4：1时，NO2过量，剩余气体为NO，且体积为过量NO2体积的1/3。

③NO和O

2同时通入水中时，此时的反应为：4NO＋3O

2

＋2H

2

O＝4HNO

3

当V(NO) ∶V(O2) ＝4：3时，恰好反应，无剩余气体；

当V(NO2)∶V(O2)＜4：3时，剩余氧气；

当V(NO2)∶V(O2)＞4：3时，剩余NO。

2 氨与铵态氮肥

1．氨

（1）物理性质：

无色、有刺激性气味比空气轻；极易溶于水，在常温、常压下1体积水能溶解约700体积氨气。

（2）化学性质：

①碱性：氨与水、酸反应时显碱性

与水反应：NH

3＋H

2

O NH

3

·H

2

O NH

4

+＋OH－

与酸反应：NH

3＋HCl＝NH

4

Cl

说明：a氨溶于水，大部分与水结合成一水合氨（NH

3·H

2

O），一水合氨少部

分电离，因此，氨水显弱碱性。氨气是中学阶段唯一的一种碱性气体，利用这一点，可以检验NH

3

。

b NH

3与其它酸也能反应生成相应的铵盐。其中，NH

3

与盐酸这样的易挥发性

酸反应时会有白烟（铵盐固体的小颗粒）生成。利用这个现象，在某些场合也可以检验NH

3

。

②还原性：氨的催化氧化反应

4NH

3＋5O

2

催化剂

△

4NO＋6H

2

O

说明：a 该反应是工业上生产硝酸的一个基础反应。

b NH

3中的氮元素的价态为-3价，因此，NH

3

不仅能被催化氧化生成NO，在纯

氧中燃烧能生成N

2。在一定条件下，NH

3

还能被Cl

2

、CuO等氧化。

【辨析·比较】液氨和氨水

液氨是氨气加压或降温得到的液态氨，是纯净物，即液氨由氨分子组成的液体。

氨水的主要成分是NH

3·H

2

O．在氨水中以分子状态存在的粒子有：NH

3

、H

2

O、

NH

3·H

2

O；以离子状态存在的粒子主要有：NH

4

+、H＋、OH－，极少量的是H＋。所以

氨水是混合物。

2．铵盐

【观察·思考】

操作现象结论

将氯化铵固体在试管中加热在试管上端内壁上有白色

固体附着。

受热时，氯化铵分解，生

成氨气和氯化氢，冷却时，

两者又重新结合，生成氯

化铵

将碳酸氢铵固体在试管中加热，将生成的气体通入澄清石灰水变浑浊碳酸氢铵分解，生成了CO

2