化学鲁科版必修1 氮的循环 学案.docx

第2节氮的循环
1．自然界中氮的循环
(1)氮元素的存在：氮是地球上含量丰富的元素，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。
化合态的氮元素主要以NOeq\o\al(－,3)、NHeq\o\al(＋,4)的形式存在，在有机物中以蛋白质形式存在。
(2)氮的循环
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循环有两种途径：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；二是在放电条件下，氮气与氧气结合为氮氧化物，并随雨水进入水体中。
②人类在氮循环方面是通过化学方法把氮气转化为氨，再进一步转化成各种含氮的化合物。
③化石燃料燃烧、森林和农作物枝叶燃烧所产生的氮氧化物通过大气进入陆地和海洋，进入氮循环。
【例1】某生态系统的氮循环如图所示。
(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，仍能表现出良好的长势，原因是____________。
解析：在氮的循环过程中，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，从而满足自身营养的需要。NOeq\o\al(－,3)被吸收后最终可转化为蛋白质，蛋白质被微生物分解成氨、硝酸根、铵根离子，而氨又可被硝化细菌氧化为NOeq\o\al(－,3)。
答案：(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，满足自身营养的需要
2．氮气
(1)氮气的物理性质
纯净的氮气通常状态下是无色的气体，没有味道，没有毒性，密度与空气的密度接近且略小。氮气在水中的溶解度很小，通常状态下，1体积水中只能溶解大约0.02体积的氮气。当压强为1个大气压时，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，可利用“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
通常情况下，N2的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应。但是在一定条件下，氮气能与氧气、氢气等物质发生反应。
释疑点N2为什么稳定
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，使每个原子均达到稳定结构，所以，要破坏这种牢固的结合需要很高的能量。
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＋O2eq\o(=====,\s\up7(放电))2NO(无色气体)
生成的一氧化氮气体在常温下很容易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，与土壤中的矿物作用，形成能被植物吸收的硝酸盐，促进植物生长。俗话说的“雷雨发庄稼”“一场雷雨一场肥”就是这个道理。另外，汽车发动机中也有N2与O2的反应，因此，汽车尾气中一般含有氮的氧化物。
②N2与H2的反应
在高温、高压和有催化剂存在的条件下，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，氨气也分解生成氮气和氢气，这样的反应称为可逆反应。因此，氮气和氢气不可能完全转化为氨气，在反应后的体系中氮气、氢气、氨气三种气体同时存在。
谈重点可逆反应的特点：可逆反应指的是在相同条件下能同时向正、反两个方向进行的反应。
可逆反应特点：
①“两同”：同一条件下，正、逆反应同时进行。
②“共存”：反应物和生成物必须同时存在于同一反应体系中，即反应不能进行到底。
③表示方法：在可逆反应的化学方程式中用“”表示，不用“===”表示。
③N2与Mg等金属反应
N2＋3Mgeq\o(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2
(3)N2的主要用途
a．氮气是合成氨制硝酸的重要材料；
b．氮气常用作保护气，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、高科技领域。
(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。
氮的固定大体有两种方法：
【例2】下列过程属于氮的固定的是()
A．空气液化得到液态的氮
B．NH4HCO3eq\o(=====,\s\up7(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑
C．NH3＋HCl===NH4Cl
D．N2＋3H22NH3
解析：在理解氮的固定时，一定要弄清楚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―→N