3.3.1 自然界中的氮循环 课件(共27张PPT) 2023-2024学年高一化学鲁科版（2029）必修第一册

(课件网) 第3章 物质的性质与转化 第3节 氮的循环 第1课时 自然界中的氮循环 氮是一种地球上含量丰富的元素，除了以游离态的形式存在于大气中外，还以化合态的形式存在于动植物体、土壤和水体中。自然界中的氮元素在不停地循环着。正是由于存在着氮元素的循环、其他生命必需元素的循环以及水的循环，地球上的生命才能够生机勃勃、生生不息。 一、自然界中的氮循环 氮在自然界中的循环示意图 氮是生物体的重要组成元素，也是维持高等动植物生命活动的必需元素。氮的循环涉及地球上生物圈的方方面面。 在自然界中，大豆、蚕豆等豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气转变为硝酸盐等含氮化合物。植物的根从土壤中吸收的 NH 和 NO ，经过复杂的生物转化过程形成各种氨基酸，氨基酸最后转化成蛋白质。动物以植物为食物而获得植物蛋白，并将其转化为动物蛋白。动植物遗体中的蛋白质被微生物分解成 NH 、NO 、和 NH3，又回到土壤、大气和水体中，被植物再次吸收利用。另外，在放电条件下，空气中少量的氮气与氧气化合生成氮氧化物，这些氮氧化物随降水转化成硝酸等进入土壤和水体中。 影响氮在自然界中循环的另一个方面是人类的活动。人们通过化学方法把空气中的氮气转化为氨，再根据需要把氨转化成各种含氮化合物( 如盐、硝酸)。某些含氮化合物进入土壤、大气和水体中进行转化。化石燃料燃烧、农作物的秸秆燃烧等所产生的氮氧化物通过大气进入土壤和水体，参与氮的循环。 二、氮循环中物质的性质及物质之间的转化 1.氮的固定 将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫作氮的固定，简称固氮。 氮的固定主要有自然固氮和人工固氮两种方式。 自然固氮的途径主要有两种：一种是生物固氮，即自然界中的一些微生物(如豆科植物的根瘤菌) 将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物，这种固氮途径的固氮量约占自然固氮总量的 90%；另一种是通过闪电将空气中的氮气转化为含氮化合物，这种固氮途径的固氨量约占自然固氮总量的 10%。 豆科植物的根瘤是生物固氮的重要媒介 氮气是无色、无味的气体，难溶于水。通常状况下，氮气的化学性质不活泼，它很难与其他物质发生反应。但是，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。 一氧化氮是无色、难于水的气体。一氧化氮结合血红蛋白的能力比一氧化碳还强，更容易造成人体缺氧。不过，人们也发现了它在生物学方面的独特作用。一氧化氮分子作为一种传递神经信息的“信使分子”，在扩张血管、提高免疫力、增强记忆力等方面有着重要的作用。 一氧化氮在常温下与空气中的氧气迅速化合，生成二氧化氮气体。 二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，易溶于水。二氧化氮能使多种织物褪色，损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料也有腐蚀作用。 二氧化氮溶于水时与水反应生成硝酸和一氧化氮(工业上利用这一原理制取硝酸 )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。这样，就使土壤从空气中得到氮元素，促进了植物的生长。 人工固氮现在普遍采用的是氨的工业合成。大多数植物只能吸收化合态的氮元素，而不能直接吸收空气中的氮气。经过大量的实验研究，科学家发现在一定的条件下氮气与氢气可以直接化合生成氨，而氨的水溶液及氨形成的盐含有能被植物吸收的铵态氮。工业上，以氮气和氢气为原料，在高温、高压和有催化剂存在的条件下合成氨。 合成氨工业化，对人类社会的影响极为深远。以合成氨为基础的化肥工业对粮食增产的贡献率占 50%左右，使人类免受饥荒之苦。合成氨已经成为很多无机化工产品和有机化工产品的生产原料。另外，合成氨工业化作为工业史上加压催化技 ... ...