1、专题七 氮与社会可持续发展 第一单元 氮的固定氮元素的重要作用氮元素是生命物质的重要组成元素，含氮化合物在生产、科研领域有广泛应用。血红蛋白农作物生长必需元素航天燃料（一）氮元素的存在形式铵盐、硝酸盐、蛋白质一、氮气1.游离态氮气2.化合态(二) 氮气分子的结构和性质1.电子式：2.结构式： NNNN键能很大，断键较难。通常情况下很不活泼。（三）氮气的性质2.化学性质：1.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)（2）与活泼金属反应工业合成氨（合成氨反应）（1）与氢气反应（3）与氧气反应N23H2高温、高压催化剂2NH3N2
2、+3MgMg3N2点燃N2+O2=2NO放电（稳定）（四）氮气的用途： (1)是合成氨、制硝酸的重要原料(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、水果二、氮的固定氮的固定：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物叫作氮的固定，简称固氮。氮气含氮化合物氮的固定高能固氮生物固氮自然固氮人工固氮豆科植物的根瘤菌含有一种固氮菌，可将游离态的氮转化为化合物形态的氨或铵态氮肥，约占自然固氮的90%通过闪电、火山爆发等途径产生含氮化合物，约占自然固氮的10%思考：“雷电发庄稼”；“一场雷雨一场肥”有什么化学道理？我们来模拟一下雷电环境。实验现象：开始5min无色5min1
3、0min浅红色10min15min红棕色20min颜色更深整个实验过程涉及氮的两种重要的氧化物NO和NO22NO+O2=2NO2反应非常迅速。NO2与水反应红棕色气体消失，水位上升，最后水充满试管的2/3，无色气体充满试管的1/3（上部）。如果通入足量的氧气，一氧化氮都转化为硝酸。3NO2+H2O=2HNO3+NO实验现象：N2+O2=2NO放电2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NON2与O2NONO2HNO3闪电硝酸盐O2H2O矿物质雷电发庄稼”；“一场雷雨一场肥”所涉及的化学反应方程式。 在新疆和青海两省交界处，有一狭长山谷，有时牧民和牲畜进入后，风和日丽的晴天顷刻间会电
4、闪雷鸣，狂风大作,人畜常遇雷击而倒毙，被当地牧民称为“魔鬼谷”。奇怪的是这里草木茂盛。现在你能解释这个现象了吧！思考：现在农业生产需要大量氮肥（含氮化合物），上述途径能满足生产需要吗？人工固氮：N2+3H22NH32.人工固氮合成氨(1)反应原理H=-92.4kJmol-1(2)原料：氮气与氢气(3)条件：高温、高压、催化剂。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。(4)合成氨的工艺:反应为可逆反应，达到平衡时混合气体中氨气约占20%，然后分离出氨气后，将未反应的氮气、氢气送回合成塔循环使用。在较高温度下将混合气体加压后送入合成塔反应。氨气易液化目的：加快反应速率
5、目的：增大原料转化率2.人工固氮合成氨为植物生长提供足够的氮肥。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。改变了世界粮食生产的历史，使人类免受饥荒之苦。(5)合成氨的意义:4NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3不反应不反应红棕色、刺激性气味气体、有毒、易溶于水无色、无味气体、有毒、微溶于水O2和H2OO2H2O化学性质物理性质NO2NO3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2三、氮氧化物的性质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。 在火箭燃料中做氧化剂，在工业上制造硝酸。 思考：如何收集NO、NO2气体？NO只能用排水法收集NO2只能用排空气法收集
