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
放电2NO
➢与氧气：N2＋O2=====
➢与氢气：N2＋3H22NH3
➢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
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====2NO2
➢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。
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 4
Cl ＋Ca(OH)2
=====
△CaCl 2
+2NH 3
↑+2H 2
O (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 22NH 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 2
O 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
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⎪
⎬⎪⎫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
注意：因此铵态氮肥，不能与草木灰等碱性物质共用
↑Δ
NH 4Cl
NH 3 + HCl ↑
(2) 受热分解，产生氨气：
Δ
NH 4HCO 3
NH 3 + CO 2 +H 2O ↑↑。