第09讲 硫循环和氮循环-【暑假衔接班】2023年新高一化学暑假精品衔接课程（沪科版2020必修第一册）

第09讲 硫循环和氮循环 · 教学目标 1. 运用硫循环和氮循环模型，了解自然界中的硫循环和氮循环的基本过程，简历从物质类别，元素价态角度研究物质性质和实现物质之间相互转化的思路和方法。 2. 认识酸雨的形成和危害。 模块一 自然界中的硫循环 知识预习 氮在自然界中的循环 · 固氮：固氮的途径主要有高能固氮、工业固氮和生物固氮。 高能固氮是通过闪电、宇宙射线、陨石、火山爆发等所释放的能量进行固氮，形成的氨或硝酸盐随着降雨到达地球表面，属于天然固氮方式。 · 工业固氮是在高温、高压、催化剂的作用下，将氮气还原为氨气。 · 生物固氮是通过固氮菌和蓝藻等自养或异养微生物进行固氮，生物固氮是最重要的固氮途径。 · 反硝化作用，硝酸盐等含氮化合物在反硝化细菌的作用下转化为N2、NO和N2O，这个过程称为反硝化作用。 · 硝化作用：虽然有些自养细菌和海洋中的很多异养细菌可以利用氨或铵盐来合成它们自己的组成成分，但一般说来，氨和铵盐难以被直接利用，必须通过硝化作用转化为硝酸盐。氨和铵盐被硝化细菌（包括亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌）氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程称为硝化作用。 · 生物利用硝酸盐和亚硝酸盐 · 动物取食，消化吸收 · 氨基酸脱水缩合合成蛋白质 · 氨化作用：当固定的无机氮被生物利用后，在体内形成含氮有机化合物，通过代谢产生尿素和尿酸等产物，排出体外。 尿素和尿酸等通过土壤和水中的很多异养细菌、放线菌和真菌的代谢活动，转变为无机化合物（氨）并把它释放出来，这个过程就称为氨化作用。 【例1】打赢蓝天保卫战，提高空气质量。下列物质不属于空气污染物的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．CO2本身就是空气的成分，不属于大气污染物，A符合题意； B．NO2是有毒有害气体，能造成硝酸型酸雨、光化学烟雾等，属于大气污染物，B不符合题意； C．SO2引起的典型环境问题是形成硫酸型酸雨，SO2属于空气污染物，C不符合题意； D．NO引起的典型环境问题有：硝酸型酸雨、光化学烟雾等，NO属于空气污染物，D不符合题意； 故选A。 【例2】研究表明，氮氧化物()与二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关，其转化关系如图所示。下列关于雾霾及其形成的叙述中，不正确的是 A．雾霾的形成与燃料燃烧有关 B．涉及氧化还原反应 C．雾霾中含有和 D．是形成无机颗粒物的催化剂 【答案】D 【解析】A．氮氧化物()与二氧化硫在形成雾霾，雾霾的形成与燃料燃烧有关，故A正确； B．二氧化硫到三氧化硫，化合价升高，氮氧化物到五氧化二氮，化合价升高，因此涉及氧化还原反应，故B正确； C．根据图中信息雾霾中含有和，故C正确； D．氨气与硝酸或硫酸生成硝酸铵或硫酸铵颗粒，氨气参与反应且量减少，因此不是形成无机颗粒物的催化剂，故D错误。 综上所述，答案为D。 模块二 自然界中的硫循环 知识预习 · 硫在自然界中的循环 陆地中的含硫矿石被风化进入土壤，土壤中的硫可被植物吸收，或随水流进入海洋。陆地中的硫可随水流进入大海，或随火山爆发进入大气。 海洋中的硫可沉积成矿物，也可被生物体吸收。生物体中的硫在生物体死亡、腐败过程中进入土壤、大气或海洋。大气中的硫可被生物体吸收进入土壤或海洋。 【例3】自然界中的含硫物质通过各种化学过程建立起硫循环，其循环过程如下图：    (1)从图中可以看出，火山喷发产生的气体中有 H2S。写出 H2S 的结构式___________。 (2)结合图中含硫物质，分析硫常见的化合价除了 0 价，还有___________，试写出一个含有最高价硫元素的物质和最低价硫元素的物质之间反应的化学方程式___________。 (3)除了硫，氮也是自然界常见的物质，含氮废水进入水体会对环境造成污染。某学生社团用铝将NO还原为N2，从而消除污染。下列离子方程式： ① 标出该反应中的电子转移方向和数目_________ ② 该反应中，被还原的元素是___________，每生成 1mol N2，转移的电子数目是___________。 【答案】(1) (2) -2、+4、+6 (3) N 【解析】（1）根据原子结构，的结构式为：； （2）硫元素为第三周期第ⅥA族，常见的化合价为：-2、0、+4、+6，含有最高价硫元素的物质有、、硫酸盐等，含有最低价硫元素的化合物有、等，发生的反应有：等； （3）根据元素化合价的变化： ，，N元素被还原，其电子转移如下：，每生成 1mol N2，转移的电子数目是。 对点训练 1．下列关于氮及其化合物的说法正确的是 A．实验中常用排水法收集NO2气体 B．久置的浓硝酸浓度减小 C．NO→NO2的过程属于氮的固定 D．浓硝酸常温下不与铁反应 【答案】B 【解析】A．能与水