专题七 氮与社会可持续发展 —氮的固定 第1课时 氮的固定 火箭发射的燃料 2N2H4(g) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l) △H = -1096.7 kJ/mol 庄稼施用的化肥 丰收的田野 与 快乐的农民 (一) 氮的存在 1.以游离态存在于空气中 — 氮气(约占空气体积的78%) 2.以化合态存在于多种无机物和有机物 — 硝酸盐、蛋白质等 一、氮气分子的结构和性质 (二) 氮气分子的结构和性质 1.电子式： 2.结构式： 3.化学性质：通常情况下很不活泼。 4.物理性质：无色无味的气体, 难溶于水, 熔沸点低, 密度比空气略小。 (与空气密度相近, 只能用排水法收集N2) N≡N N2＋3H2 高温、高压 催化剂 2NH3 （2）与活泼金属反应 工业合成氨 （合成氨反应） N2 + 3Mg Mg3N2 点燃 （1）与氢气反应 （3）与氧气反应 5.氮气的化学性质 6、氮气的用途： (1)是合成氨、制硝酸的重要原料 放电 N2 + O2 2NO (3)医学上，用液氮作冷冻剂 (2)保护气：焊接金属；灯泡的填充气体；保存粮食、罐头、水果 猜猜看： 美丽的闪电除了给我们带来的视觉和听觉上的冲击，还带来了什么？ (一) 定义 将空气中游离态的氮转化为含氮化合物叫作氮的固定。 二、氮的固定 (二) 分类 自然固氮：生物固氮 — 豆科植物的根瘤菌 90% 高能固氮 — 闪电、火山爆发 10% 人工固氮：合成氨 仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌 的作用) 根瘤菌 与大豆、 蚕豆等豆科 植物共生的 根瘤菌中存 在固氮酶， 能在常温常 压下把空气 中的氮气转 变为氨。 (三)生物固氮 雷雨是如何将空气中氮气生成肥料的，它的成分是什么 ？ 思考： 雷雨发庄稼，闪电有助于生成氮氧化物。 雷雨天氮的固定： 放电 N2 NO NO2 HNO3 硝酸盐 O2 水 土壤矿物 O2 涉及的主要反应： 2NO + O2 == 2NO2 3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO N2 + O2 == 2NO 放电 （四）高能固氮 N2 ＋ 3H2 高温、高压 催化剂 2NH3 该反应有什么特点？如何提高氨的产量？ （5）人工固氮———合成氨 ①为植物生长提供足够的氮肥。 ②缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之间的矛盾。 ③改变了世界粮食生产的历史，使人类免受饥荒之苦。 20% 氮气、氢气 （5）人工固氮———合成氨 (1)反应原理 ΔH=-92.4 kJ· mol-1 (2)原料:氮气与氢气。 (4)合成氨的工艺: ③反应为可逆反应,达到平衡时混合气体中氨气约占 ,然后分离出氨气后,将未反应的 送回合成塔循环使用。 (5)合成氨的意义: (3)条件:高温、高压、催化剂。 ①在较高温度下将混合气体加压后送入合成塔反应。 ②反应放出的大量的热可以用来预热原料气,以达到反应所需的温度,节约能源。 工业合成氨气示意图: (1)X为氨气，Y为氢气与氮气混合物。 (2)高温、高压、催化剂有利于加快反应速率。 (3)从反应后的混合气体中分离出氨气，未反应的原料气循环使用有利于提高原料(氮气、氢气)的利用率。 氮肥的种类： 铵态化肥都来源于NH3 硝态化肥：硝酸盐 尿素（CO(NH2)2） NH4Cl NH4HCO3 (NH4)2SO4 铵态化肥 天才还是魔鬼？ 哈伯（F.Haber 1868—1934） 他因攻克氨的合成这一世界难题，将无数人从饥饿的死亡线上拯救出来；他也因发明大量化学武器并用于战争，使无数人伤残致死；他是诺贝尔化学奖得主受人尊敬，他也是战争魔鬼遭人唾骂。 氮肥的生产和使用 三、氮的循环 １、一氧化氮（NO） （1）物理性质 常温下为无色、无味的气体，微溶于水。在大气中达到一定浓度时有毒，NO使人体中毒的原理与CO相似,都是与血红蛋白结合，使其失去输送氧气的功能。 （2）化学性质具有还原性易被氧化故，只能用排水法收集 （3）用途： 在生物学方面有独特作用，人体中极少量的NO会促进血管扩张，防止血栓塞等。 ＋4 ＋2 0 -2 得4e－ 失4e－ 四、氮的常见氧化物及转化 2NO + O2 2NO2 2、二氧化氮（NO2） （1）物理性质： 常温下为 ... ...
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