高一化学知识点总结必修一3.2氮的循环

3.2 氮的循环
一、自然界中氮的循环：
1．氮的存在形态
氮是地球上含量丰富的一种元素，以游离态的形式存在于大气中，以化合态的形式存在于动植物体、土壤和水体中。

2．氮在自然界中的循环
在自然界中豆科植物根部的根瘤菌把空气中的氮气转变为硝
酸盐等含氮的化合物。

在放电条件下，空气中少量的N2与O2化合生成NO，NO和
O2迅速生成NO2并随水进入土壤和水体。

人们通过化学方法把空气中的N2转化为NH3，再根据需要进
一步转化成各种含氮化合物(如HNO3、氮肥等)。

二、氮气：
1．物理性质
色味态：无色无味气体
溶解性：难溶于水
密度：比空气略小
2．化学性质
与氧气：N2＋O2=====
放电2NO
与氢气：N2＋3H2 2NH3
与镁：N2+3Mg 点燃
Mg3N2
3．用途
氮气是合成氨，制硝酸的重要原料
氮气因为性质稳定，经常用作保护气，比如用于焊接金属
液氮可用作冷冻剂，应用于医学领域
4、氮的固定
(1) 概念：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程
(2) 分类：
自然固氮：主要包括生物固氮和高能固氮
人工固氮：主要包括合成氨固氮和仿生固氮
三、氮的氧化物：
1．氮的氧化物的种类：
化合价＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
对应氧化物N2O NO N2O3NO2、
N2O4
N2O5
2. 注意事项：
酸酐的问题：N2O3是亚硝酸的酸酐，N2O5是硝酸的酸酐
颜色的问题：只有NO2是红棕色气体，其余均为无色气体
污染的问题：氮的氧化物都具有毒性，而且都是大气污染物，
3. NO和NO2
(1) 物理性质
色味态：NO是无色无味气体，NO2是红棕色有刺激性气味的气
体
溶解性：NO难溶于水，NO2易溶于水
密度：NO比空气略小，NO2比空气大
(2) 相互转换
NO→NO2 :2NO+O2==== 2NO 2
NO2→NO:3NO2 + H2O====2HNO3 + NO
(3)影响
NO：是传递神经信息的“信使分子”，但容易与血红蛋白结合而使
人体缺氧。

NO2：能损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料有腐蚀
作用。

四、氨气：
1．物理性质
(1) NH3是无色、有刺激性气味、极易溶于水的气体，常温时，1体积
水大约溶解700体积的氨气。

氨易液化，常作制冷剂。

(2)喷泉实验
实验装置操作及现象结论
①打开活塞，并挤压滴管的胶头
②烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，瓶内液体呈红色氨气易溶于水，其水溶液呈碱性
注意事项：喷泉实验必须要有压力差，压力差的原因可能有气体溶解，或者
气体反应，或者温度变化而引起压力变化等
(1) 实验可证明当气体在水中的溶解度大于17时，即可形成喷泉实验
(2) CO2,H2S,Cl2等在水中溶解度不大，不能形成喷泉，但是把水改成碱溶液，也
可以形成喷泉
(3) 当烧瓶内的气体温度降低，而烧杯内的温度不变时，由于温度变化，引起
压强变化，从而也可以形成喷泉
2.化学性质
(1)氨气与水的反应
①反应的化学方程式为：NH3＋H2O NH3·H2O
②NH3·H2O不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为：
△
NH3·H2O=====NH3↑＋H2O　
③氨水呈弱碱性，原因是：NH3·H2O NH4＋＋OH－
(2) 氨气与酸的反应
①实验现象：蘸取浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时，会看到
有白烟生成
②反应的化学方程式为：NH3+HCl===NH4Cl(可应用检验NH3)
(3) 氨气与氧气的反应(即氨的催化氧化或接触氧化)
3．氨气的实验室制法
(1) 原理：实验室中常用铵盐与碱共热的方法制取氨。

如：
2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△
CaCl 2+2NH 3↑+2H 2O (2) 装置：固体与固体反应，加热。

装置如右图。

(3) 收集方法：向上排空气法(4) 验满：
用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝醮有浓盐酸的玻璃棒检验，产生白烟
(5) 干燥
通常使用碱石灰，不能使用P 2O 5或浓H 2SO 4。

(6) 尾气处理
多余的氨要吸收掉以避免污染空气。

但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。

常采用的装置有：
(7) 注意事项：
原料一般选用固体，不能用溶液，防止生成的氨气溶于水中，另外固体一般采用NH 4Cl 或者(NH 4)2SO 4 ,而不采用NH 4HCO 3或者NH 4NO 3 ,因为均产生其它气体，而且后者容易爆炸
Ca(OH)2不能用KOH 或者NaOH 代替，因为后两者容易吸湿，易结块，不利用氨气的产生，而且高温时，会腐蚀试管收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的；试管口必须略向下倾斜，防止冷凝水倒流
制取氨气时，导管口应略伸出试管口，以便气体更好的排出，而收集氨气时，导管应插入到试管的底部，以使空气排除干净，
4NH
3+5O 2
4NO + 6H
2O
高温
催化剂
化学方程式为：
另外应在收集的试管口处加一团棉花，以防止氨气和空气发生对流，使收集的氨气不存
干燥氨气，应使用碱石灰，不能使用P 2O 5或浓H 2SO 4 ,或者
CaCl 2
4、氨气的其它制法：
(1) 实验室固液加热型装置：实验室如果要快速制取氨气，也可以将浓
氨水滴入NaOH 固体中，其装置如下：
(2) 工业制法：
N 2＋3H 2
2NH 3
五、硝酸：
1．物理性质
色味态：无色有刺激性气味的，易挥发的液体
(因此一般保存在棕色试剂瓶，且放在阴凉处
)
溶解性：能与水以任意比例混合密度：比水大
2.化学性质(1) 酸性
硝酸具有酸的通性，能使指示剂变色，能与碱、碱性氧化物、部分盐等反应。

(2) 不稳定性
HNO 3见光或受热易分解，化学方程式为：
4HNO 3=====受热或见光
4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O
(3) 强氧化性①与金属反应
浓HNO 3与Cu 反应的化学方程式为：
Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O 稀HNO 3与Cu 反应的化学方程式为：
3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O
②与非金属反应
浓HNO 3与木炭加热时反应的化学方程式为：
C ＋4HNO 3(浓)=====△
CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O ③常温下，冷的浓硝酸能使Fe 、Al 钝化。

④王水是浓硝酸和浓盐酸
的混合物，体积比为1∶3，能使不溶于硝
酸的金、铂等溶解。

3、人类活动对氮循环和环境的影响(1) 含氮物质的来源
化石燃料燃烧植物体焚烧土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化
――→产物氮氧化物
(2) 危害：
与碳氢化合物反应，形成光化学烟雾与水形成硝酸或者亚硝酸，形成酸雨另外，水中过量的氮，会造成水体富营养化
六、铵盐：
1、物理性质：无色或白色晶体，易溶于水
2、化学性质：
(1) 与碱共热，产生氨气：↑NH 4+
+OH
-NH 3 +H
2O Δ。