自然界中的氮的循环以及氮循环中的重要物质ppt课件.ppt

第第2 2节　氮的循　氮的循环第第1 1课时　自然界中的氮的循　自然界中的氮的循环以及以及氮循氮循环中的重要物中的重要物质 自然界中的元素自然界中的元素 1．了解氮的固定，掌握氮气的性质．了解氮的固定，掌握氮气的性质2．掌握．掌握NO、、NO2的重要性质及其与环境的关系的重要性质及其与环境的关系知识清单知识清单氮在自然界中的循环氮在自然界中的循环1．氮的存在，氮是地球上含量丰富的一种元素，．氮的存在，氮是地球上含量丰富的一种元素，以以________的方式存在于大气中，以的方式存在于大气中，以________的方的方式存在于动植物体里、土壤和水体中式存在于动植物体里、土壤和水体中2．氮在自然界中的循环．氮在自然界中的循环单质　化合物　化合物(1)在自然界中豆科植物根部的在自然界中豆科植物根部的________，把空气中，把空气中的氮气转变为的氮气转变为________等含氮的化合物动物遗体中的蛋等含氮的化合物动物遗体中的蛋白质被微生物分解成白质被微生物分解成________、、________和和________，又，又回到土壤，被植物吸收利用在放电条件下，空气中少量回到土壤，被植物吸收利用。

在放电条件下，空气中少量的的________与　　　　化合生成与　　　　化合生成NO，，NO和和O2 迅速生成迅速生成 ________并随水进入土壤和水体并随水进入土壤和水体根瘤菌　硝酸根瘤菌　硝酸盐　　铵离子　硝酸根离子　氨　离子　硝酸根离子　氨　 氮气　氧气　氮气　氧气　NO2 (2)人们经过化学方法把空气中的氮气转化为人们经过化学方法把空气中的氮气转化为________，再根据需求进一步转化成各种，再根据需求进一步转化成各种__________3)化石燃料熄灭、森林和农作物枝叶熄灭所产生的化石燃料熄灭、森林和农作物枝叶熄灭所产生的________经过大气进入陆地和海洋，进入氮循环经过大气进入陆地和海洋，进入氮循环2)氨　含氮化合物如氮肥、硝酸等　氨　含氮化合物如氮肥、硝酸等　(3)氮氧化合物氮氧化合物综合拓展综合拓展关于氮气制取的方法关于氮气制取的方法分别空气法：空气中约含五分之四分别空气法：空气中约含五分之四(体积分数体积分数)的氮的氮气，因此工业上所需的氮气都是从空气中提取的其方法气，因此工业上所需的氮气都是从空气中提取的其方法通常有两种，一是分别液态空气法，即将液态空气减压分通常有两种，一是分别液态空气法，即将液态空气减压分馏；二是将可燃物在限定容积的容器内熄灭除去氧气，从馏；二是将可燃物在限定容积的容器内熄灭除去氧气，从而获得氮气。

而获得氮气实验室制法：在实验室要制取较纯的氮气，可以加实验室制法：在实验室要制取较纯的氮气，可以加热饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体热饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体(或饱和溶液或饱和溶液)的混合物的混合物来制备氮气由于该反响是放热反响，所以当加热到开场来制备氮气由于该反响是放热反响，所以当加热到开场反响时就应停顿加热，发生反响的化学方程式为：反响时就应停顿加热，发生反响的化学方程式为：特特别提示：提示：1.将空气液化后，升温将空气液化后，升温时先先挥发出出的气体是沸点低的气体，故先得到氮气的气体是沸点低的气体，故先得到氮气2．．实验室制室制备氮气氮气时，可以，可以发生氧化反响制生氧化反响制得得(如将氨气与氧化如将氨气与氧化铜加加热)，也可以，也可以发生复原反响生复原反响制得制得(如用氨气复原氮的氧化物制取氮气如用氨气复原氮的氧化物制取氮气)尝试运用尝试运用1．以下图是氮元素在自然界中的循环表示图，又．以下图是氮元素在自然界中的循环表示图，又知知1 mol氮气与氧气化合生成氮气与氧气化合生成2 mol NO气体时需吸收气体时需吸收180.7 kJ热量试回答：热量试回答：(1)图中图中________过程称为氮的固定过程称为氮的固定(填写序号填写序号)。

2)以下能将蛋白质转化为氨的生物是以下能将蛋白质转化为氨的生物是______(填写字填写字母母)A．藻类　．藻类　B．分解者　．分解者　C．化能合成细菌．化能合成细菌(3)假设在一次雷雨闪电中两块云间的电势差为假设在一次雷雨闪电中两块云间的电势差为109 V，从一块云移到另一块云的电量约为，从一块云移到另一块云的电量约为30 C，此次闪电放，此次闪电放出的能量是出的能量是______kJ4)假设闪电时有千分之一的能量用于生成假设闪电时有千分之一的能量用于生成NO，能产，能产生生NO ______ mol5)此次雷雨生成物相当于给大地施加尿素此次雷雨生成物相当于给大地施加尿素[CO(NH2)2]肥料肥料______kg解析：此解析：此题以自然界中氮元素的循以自然界中氮元素的循环为主主线，，综合合调查了化学、生物、物理三个学科的知了化学、生物、物理三个学科的知识1)将氮元素由游离将氮元素由游离态变为化合化合态的的过程叫做氮的固定，程叫做氮的固定，显然只需然只需过程程①①符合2)蛋白蛋白质转化化为氨属于蛋白氨属于蛋白质的水解和分解，能完成的水解和分解，能完成这一一过程的生物程的生物应为“分解者〞。

分解者〞3)两两块云放云放电时，其放出的能量可用下式，其放出的能量可用下式计算：算：E＝＝UIt＝＝UQ＝＝109×30＝＝3×1010(J)＝＝3×107(kJ)(4)由由题意知，每吸收意知，每吸收180.7 kJ的能量，即可合成的能量，即可合成 NO 2 mol，此次，此次闪电放出能量的千分之一就是放出能量的千分之一就是3×104 kJ，它可以，它可以生成生成NO：：3×104 kJ÷180.74 kJ×2 mol＝＝332 mol(5)由氮守恒又可找出由氮守恒又可找出NO与尿素的关系式与尿素的关系式为为2NO——CO(NH2)2 2 mol　　　　　　　　60 g　　　　即每即每产产生生2 mol NO相当于相当于给给大地施加尿素大地施加尿素60 g，那，那么么332 mol NO相当于施加尿素的量相当于施加尿素的量为为：：332 mol/2 mol×60 g＝＝9960 g＝＝9.96 kg 答案：答案：(1)①①　　(2)B　　(3)3×107　　(4)332　　(5)9.96知识清单知识清单氮循环中的重要物质及其变化氮循环中的重要物质及其变化1．氮气．氮气(1)与氧气反响：化学方程式为：与氧气反响：化学方程式为：________________。

2)与氢气反响：化学方程式为：与氢气反响：化学方程式为：________________3)与金属镁反响：与金属镁反响：此反响的化学方程式为：此反响的化学方程式为：_____________________1)N2＋＋O2 2NO　　(2)N2＋＋3H2 2NH3 (3)3Mg＋＋N2 Mg3N22．一氧化氮和二氧化氮．一氧化氮和二氧化氮物物质质NONO2颜颜色色________________毒性毒性________________溶解性溶解性________________气味气味无味无味刺激性气味刺激性气味转转化化________________无色　红棕色　剧毒　剧毒　不溶解　溶于水并无色　红棕色　剧毒　剧毒　不溶解　溶于水并与水反响　与水反响　2NO＋＋O2 2NO2 ；；3NO2＋＋H2O 2HNO3＋＋NO3.氮的固定氮的固定(1)概念：概念：________________________叫氮的固定叫氮的固定2)分类：主要分为分类：主要分为__________________1)使空气中游离使空气中游离态态的氮的氮转转化化为为含氮化合物的方法　含氮化合物的方法　(2)自然固氮自然固氮 、人工固氮、人工固氮(或工或工业业固氮固氮)综合拓展综合拓展氮的氧化物以及与氧气混合后溶于水的情况分析氮的氧化物以及与氧气混合后溶于水的情况分析(1)NO2或或NO2与与N2(非非O2)的混合气体溶于水的混合气体溶于水时，可根，可根据反响：据反响：3NO2＋＋H2O 2HNO3＋＋NO，利用气体体，利用气体体积的的变化差化差值进展展计算。

算2)NO2和和O2的混合气体溶于水的混合气体溶于水时，根据反响：，根据反响：4NO2＋＋O2＋＋2H2O 4HNO3当当V(NO2)∶ ∶V(O2)＝＝4∶ ∶1时，恰好反响，无剩余气体；，恰好反响，无剩余气体；当当V(NO2)∶ ∶V(O2)＜＜4∶ ∶1时，剩余氧气；，剩余氧气；当当V(NO2)∶ ∶V(O2)＞＞4∶ ∶1时，，NO2过量，剩余气体量，剩余气体为NO，且体，且体积为过量量NO2体体积的的1/3(3)NO和和O2同同时时通入水中通入水中时时，此，此时时的反响的反响为为：：4NO＋＋3O2＋＋2H2O 4HNO3当当V(NO) ∶ ∶V(O2) ＝＝4∶ ∶3时时，恰好反响，无剩余气体；，恰好反响，无剩余气体；当当V(NO2)∶ ∶V(O2)＜＜4∶ ∶3时时，剩余氧气；，剩余氧气；当当V(NO2)∶ ∶V(O2)＞＞4∶ ∶3时时，剩余，剩余NO特特别提示：将方程式提示：将方程式4NO2＋＋O2＋＋2H2O = 4HNO3与与4NO＋＋3O2＋＋2H2O = 4HNO3相加可以得到方程式相加可以得到方程式NO2＋＋NO ＋＋O2＋＋H2O = 2HNO3，由此可知，由此可知NO、、NO2、、O2等体等体积混合混合时恰好能被水完全吸收，但混合气体能被水完全吸恰好能被水完全吸收，但混合气体能被水完全吸收收时三者不一定必需是等体三者不一定必需是等体积，其，其实只需求混合气体的只需求混合气体的O2分分为两部分，一部分恰好与两部分，一部分恰好与NO反响，另一部分恰好与反响，另一部分恰好与NO2反响即可。

反响即可尝试运用尝试运用2．雷．雷鸣电闪鸣电闪是人是人们们司空司空见惯见惯的自然景象，地球上每的自然景象，地球上每年平均年平均发发生生31560余次余次闪电闪电1)每当雷每当雷电电交加之交加之际际，，轰鸣闪电轰鸣闪电之之时时，空气中能，空气中能够够发发生如下反响：生如下反响：①①__________________________________②②__________________________________③③__________________________________2)由此由此阐阐明明闪电对闪电对人人类类生活有何益生活有何益处处：：______________________________________解析：氮是作物体内蛋白质、核酸和叶绿素的重要成分，解析：氮是作物体内蛋白质、核酸和叶绿素的重要成分，氮肥能促使作物的茎叶生长茂盛，叶色浓绿蚕豆、大豆等氮肥能促使作物的茎叶生长茂盛，叶色浓绿蚕豆、大豆等豆科植物和苜蓿等的根部有根瘤菌，能把空气中的氮气转变豆科植物和苜蓿等的根部有根瘤菌，能把空气中的氮气转变成氨作为养料吸收，是植物生长发育的根本条件之一，推进成氨作为养料吸收，是植物生长发育的根本条件之一，推进着自然界周而复始的氮循环，坚持着生态平衡，使生命得以着自然界周而复始的氮循环，坚持着生态平衡，使生命得以延续。

当然，现代农业并不单纯仅仅靠等待大自然的恩赐当然，现代农业并不单纯仅仅靠等待大自然的恩赐3．一定条件下，将等体积的．一定条件下，将等体积的NO和和O2的混合气体的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反响后剩置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反响后剩余气体的体积为原总体积的余气体的体积为原总体积的(　　　　)A．．1/4　　　　　　　　　　　　　　　　　　B．．3/4C．．1/8 D．．3/8氮的固定氮的固定 以下属于固氮作用的化学反响是以下属于固氮作用的化学反响是(　　　　)A．．N2和和H2 在一定条件下反响生成在一定条件下反响生成NH3B．．NO与与O2反响生成反响生成NO2C．．NH3催化氧化生成催化氧化生成NO和和H2OD．由．由NH3制制NH4HCO3和和(NH4)2SO4解析：将空气中游离解析：将空气中游离态的氮的氮转化化为化合化合态的氮的的氮的过程程叫氮的固定固定氮的方式有自然固氮和人工固氮，如工叫氮的固定固定氮的方式有自然固氮和人工固氮，如工业合成氨是人工固氮，雷雨天气合成氨是人工固氮，雷雨天气产生生NO气体就属于自然固气体就属于自然固氮，另外豆科植物的根瘤菌也将空气中的氮气氮，另外豆科植物的根瘤菌也将空气中的氮气转化化为植物植物体内的蛋白体内的蛋白质，也属于自然固氮。

也属于自然固氮答案：答案：A名名师点睛：此点睛：此类标题要要紧紧抓住抓住标题的要求去做，同的要求去做，同时要求同窗要求同窗们对概念有正确的了解，如此概念有正确的了解，如此题中只需牢牢抓中只需牢牢抓住住“氮由游离氮由游离态生成化合生成化合态就是氮的固定〞，那么很容易得就是氮的固定〞，那么很容易得到正确答案到正确答案变式训练变式训练1．以下过程属于人工固氮的是．以下过程属于人工固氮的是(　　　　)A．分别液态空气制氮气．分别液态空气制氮气B．闪电使．闪电使N2 转化为转化为NOC．合成氨．合成氨D．豆科植物将．豆科植物将N2 转化为转化为NH3解析：固氮是将游离解析：固氮是将游离态的氮的氮转化化为化合化合态的氮，的氮，A中没有生成化合中没有生成化合态氮，氮，B、、D是自然固氮，合成氨和是自然固氮，合成氨和仿生固氮是人工固氮仿生固氮是人工固氮答案：答案：CNO2、、NO与水或氧气的反响与水或氧气的反响 将装有将装有50 mL NO2、、NO混合气体的量筒倒混合气体的量筒倒立于水槽中，反响后气体体立于水槽中，反响后气体体积积减少减少为为30 mL，那么原混，那么原混合气体中合气体中NO2和和NO的体的体积积比是比是(　　　　)A．．5∶ ∶3 B．．3∶ ∶5C．．3∶ ∶2 D．．2∶ ∶3解析：判解析：判别此此题可根据化学方程式，运用差量法可根据化学方程式，运用差量法进展展计算，由所得算，由所得结果来确定正确的果来确定正确的选项。

设混合气混合气体中体中NO2的体的体积为x名师点睛：差量法是根据化学反响中反响物和生名师点睛：差量法是根据化学反响中反响物和生成物的相差量跟反响物的耗费量或生成物的添加量之成物的相差量跟反响物的耗费量或生成物的添加量之间的比例关系为解题思绪而建立起来的解题方法关间的比例关系为解题思绪而建立起来的解题方法关键是找准变化量，把题中的知差量与化学方程式中的键是找准变化量，把题中的知差量与化学方程式中的化学计量数对应差量列出比例关系，进展计算，是一化学计量数对应差量列出比例关系，进展计算，是一种简捷的解题方法种简捷的解题方法变式训练变式训练2．如以下图所示，室温下向盛有．如以下图所示，室温下向盛有3.0 mL NO的试管中渐渐通入的试管中渐渐通入1.5 mL O2(一切气体体积均在规一切气体体积均在规范状下测定范状下测定)试回答以下回答以下问题：：(1)写出察看到的景象写出察看到的景象(可不写可不写满，也可，也可补充充)：：①①____________________________________；；②②____________________________________；；③③____________________________________。

2)最最终试管中剩余的气体是管中剩余的气体是________，体，体积为________解析：解析：(1)通入的通入的O2与与NO发生反响生成生反响生成NO2：： ①①2NO＋＋O2 2NO2，所以看到有，所以看到有红棕色气体生成，生棕色气体生成，生成的成的NO2溶于水：溶于水：②②3NO2＋＋H2O 2HNO3＋＋NO，，①②①②两反响的两反响的总方程式方程式为：：③③4NO＋＋3O2＋＋2H2O 4HNO3，气体被耗，气体被耗费，所以又会看到，所以又会看到试管内液面上升管内液面上升V(NO)∶ ∶V(O2) ≠4∶ ∶3，故最后有气体剩余，不，故最后有气体剩余，不论剩余剩余NO还是是O2，都，都为无色气体，无色气体，这是看到的第三个景象是看到的第三个景象〔〔2〕〕设1.5 mL O2全部参与反响，由全部参与反响，由(1)中中③③知：知：V反反响响(NO)＝＝V反响反响(O2)×4/3＝＝1.5 mL×4/3＝＝2.0 mL，而，而NO的的总体体积是是3.0 mL，故剩余，故剩余NO气体气体1.0 mL答案：答案：(1)①①试管内气体管内气体变为红棕色　棕色　②②试管内液管内液面升高面升高③③最后最后试管内剩余一种无色气体　管内剩余一种无色气体　(2)NO　　1.0 mL综合计算综合计算 欲用欲用V升某升某烧碱溶液将由烧碱溶液将由n mol NO与与m mol NO2组成的混合气体组成的混合气体全部吸收，那么全部吸收，那么NaOH溶液的物质的量浓度至少为多溶液的物质的量浓度至少为多少？少？ 变式训练变式训练3．把．把CO2和和NO组组成的混合气体成的混合气体80 mL，，渐渐经过渐渐经过足量的足量的Na2O2，气体的体，气体的体积积减少到原混合气体的减少到原混合气体的1/2，那，那么么CO2与与NO的体的体积积比不能比不能够为够为(　　　　)A．．1∶ ∶1 B．．2∶ ∶3C．．3∶ ∶2 D．．5∶ ∶2B。