自然界中的元素氮的循环

氮元素在自然界中的循环

氮元素在自然界中的循环

氮是地球上最丰富的元素之一，它是生命体中不可缺少的元素。氮的循环是生态系统中一个非常重要的过程，它影响着生物多样性和生态系统的稳定性。本文将详细介绍氮元素在自然界中的循环。

1. 氮元素的来源

氮元素最主要的来源是大气中78%的空气成分——氮气（N2）。但是，大多数生物无法直接利用大气中的氮，因为N2分子非常稳定，需要高能输入才能将其转化为可利用形式。此外，土壤和水体也含有一些可利用形式的氮元素，如铵离子（NH4+）、硝酸盐（NO3-）等。

2. 固定

固定是指将大气中不可利用形式的N2转化为可利用形式。这个过程主要由两种微生物完成：一种是根瘤菌，它们与豆科植物共生，在植株根部结出小块状物——根瘤，在根瘤内部固定了大量N2；另一种微生物则存在于土壤和水体中，它们能够利用高能输入将N2转化为铵离子或硝酸盐。

3. 氮素的生物利用

氮元素是构成生命体的重要元素之一，它参与到蛋白质、核酸等重要物质的合成中。植物通过根部吸收土壤中的铵离子和硝酸盐，并将其转化为氨基酸等有机分子，进而合成蛋白质。动物则通过食物链摄取植物中的氮元素，将其转化为自身所需的有机分子。

4. 氮素的循环

氮元素在生态系统中不停地循环着。当动植物死亡或排泄出废物时，其中含有大量的氮元素。这些残体和废物被微生物分解，释放出铵离子和硝酸盐等可利用形式的氮元素。这些可利用形式的氮又被其他植物吸收利用，或者被微生物再次固定为N2释放到大气中。

5. 氮素在人类活动中的影响

人类活动对于氮循环产生了巨大影响。农业生产中使用了大量的化肥，这些化肥中含有大量的铵离子和硝酸盐等可利用形式的氮元素。这些氮元素被作物吸收利用，但也会随着农业废水和农田流失到水体中，导致水体富营养化等问题。此外，人类活动还导致了大量的氮氧化物（NOx）和氨（NH3）排放到大气中，加剧了酸雨和温室效应等环境问题。

结论

综上所述，氮元素在自然界中的循环是一个复杂而重要的过程。通过固定、生物利用和分解等过程，氮元素在生态系统中不停地循环着。人类活动对于氮循环产生了巨大影响，需要采取措施减少对于生态系统的负面影响。

1 第三章 自然界中的元素

一、碳的多样性

1.同素异形体：

2.：碳酸钠和碳酸氢钠的比较

名称 Na2CO3 NaHCO3

俗名

色态

溶解性

热稳定性

与盐酸反应

石灰水

用途 制皂 玻璃 造纸 纺织

问题：Ｎa2CO3、NaHCO3的鉴别的方法

①晶体受热

。

②ＣaCl２溶液： 。

③用稀盐酸：

。

二、氮的循环：1.一氧化氮与二氧化氮的比较：

NO NO2

颜色和状态

气味和毒性

在水中的溶解性

与氧气反应

与水反应

对环境的危害

2.氨、氨水、铵盐的有关问题

（１）氨气或液氨溶于水得氨水，氨水的密度都比水 ，并且氨水越浓密度越

，计算氨水浓度时，溶质是 。

（２）氨水是混合物，溶液中存在的微粒有：三种分子： 。三种离子： 。

（３）氨水是电解质溶液，但电解质是NH3﹒H2O，不是NH3。

（４）氨水受热可放出氨气。保存时应密封放于阴凉处。

喷泉实验：

（１）喷泉实验的原理：是利用气体极易被一种液体吸收而形成压强差，使气体容器(烧瓶）内压强降低，外界大气压把液体压入气体容器内，在玻璃导管尖嘴处开成美丽的“喷泉”。

（２）能否做喷泉实验应从气体和吸收剂（液体）两方面考虑。凡是易溶于水的气体，如HCl、HBr、NH3等，极易溶于水的气体都可作喷泉实验。对那些在水中溶解度不大的气体，只要选取合适的吸收剂，同样也可作喷泉实验。如烧瓶中充满CO2 、SO2、Cl2等酸性气体时，用ＮaＯＨ溶液作吸收剂，也形成喷泉。

1 自然界中的元素 氮的循环

一. 教学内容：

第3章 第2节 氮的循环

二. 教学目的

1. 能简要说明氮循环的基本过程，知道固氮的本质以及生物固氮和人工固氮这两种固氮形式。

2. 了解氮循环过程中的重要物质以及人类活动对氮循环和环境的影响（知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题）

3. 能列举含氮元素的单质及其化合物了解氮气、氨气、铵盐及硝酸的主要物理性质和化学性质，知道NH

的检验方法和氨气的实验室制法，能书写相关反应的化学方程式。

三. 教学重点、难点

氮气、氨、铵盐和硝酸的性质

四. 知识分析

空气中的主要物质？植物生长需要的主要元素？

（一）氮在自然界中的循环和存在形式

1. 氮元素在自然界中的存在形式

自然界中氮元素存在的形式一种是游离态，如N2，一种是化合态，如铵盐、硝酸盐、氨、蛋白质等。

2. 氮在自然界中的循环

（1）氮在自然界中的循环的基本过程

自然界里，空气的氮气转化为植物可以直接吸收含氮化合物的两种主要形式，豆科植物的根瘤菌把N2转化为硝酸盐；闪电使少量N2与O2化合生成NO，随之变为硝酸随降水进入土壤和水体。植物的根从土壤中吸收铵盐、硝酸盐，经过复杂的生物转化，形成了各种氨基酸，氨基酸最后变成蛋白质。动物以植物为食而获得植物蛋白，并将其转化为动物蛋白，动物遗体中的蛋白质被微生物分子分解成铵离子、硝酸根和氨，又回到了土壤和水体中，被植物再次吸收利用。

（2）氮循环的重要意义

由于存在着氮元素的循环，其他生命元素的循环，以及水的循环，地球的生命才生生不息，生机勃勃。

（二）氮循环的重要物质及其变化

1. 氮气

（1）物理性质

无色无味的难溶于水的气体；密度比空气小，在空气中约占总体积的78%，占其它质量的75%。

（2）分子结构

两个氮原子之间的强烈作用，要破坏这种牢固的结合，需要很高的能量。常温下，N2的化学性质很不活泼，但在高温、放电、点燃等条件下能与O2、Mg、H2等反应。

第1页 共6页 氮气的性质和用途

①合成氨，制硝酸；

②代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化；

⑧在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发；

④保存粮食、水果等食品，以防止腐烂；

⑤医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术；

⑥利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能。

氮元素在自然界中的存在形式

既有游离态又有化合态。空气中含N278％(体积分数)或75％(质量分数)；化合态氮存在于多种无机物和有机物中，氮元素是构成蛋白质和核酸不可缺少的元素

•

氮气的物理性质和化学性质：

(1)物理性质：纯净的氮气是无色气体，密度比空气略小，氮气在水中的溶解度很小，在常压下101kPa，-195.8℃氮气变成无色液体，-209.9℃变成雪花状固体。氮气的分子结构：氮分子(N2)的电子式为，结构式为N≡N，由于N2分子中的N≡N键很牢固，所以通常情况下，氮气的化学性质稳定、不活泼。

(2)化学性质：氮分子化合价为0价，既可以升高也可以降低，说明氮气既有氧化性又有还原性。

①N2与H2化合生成NH3：

说明：该反应是一个可逆反应，是工业合成氨的原理。

②N2与金属反应(Mg Ca Sr Ba)反应：

③N2与O2化合生成NO：

说明：在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应。

第2页 共6页 初中化学氮气的性质和用途知识点（一）

1．氮气

(1)氮的固定

使空气中游离态的氮转化为化合态氮的过程。

(2)氮气的性质

①物理性质

纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的4/5。

②化学性质

通常情况下，N2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。

a．与H2反应：N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3。

b．与O2反应：N2＋O2放电或高温2NO。

2．氮的氧化物

氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。