师：同学们，今天我们一起学习自然固氮。在生活中，大家有没有遇到过类似的情况：新买的一盆绿植，原本翠绿茂盛，一段时间后叶片却慢慢发黄、变得稀疏。这主要是因为植物缺少了氮元素。大家是否产生过疑问：空气中有大量的氮元素，植物怎么还会缺氮呢？原来，在自然界中，绝大部分氮元素是以游离态的氮气分子形式存在于空气中。氮气分子由两个氮原子通过三对共用电子结合而成。氮气分子内存在氮氮三键，这是它们的电子式和结构式。氮气分子中氮原子之间的氮三键，若要破坏，需要很大的能量，所以氮气分子很稳定，植物难以直接吸收作为自身养分。那么在没有人工氮肥的情况下，自然界中的植物是如何获取生长所需的氮元素呢？

　　氮气分子虽然很稳定，但在某些特殊条件下，它也可以转化为含氮化合物。将空气中游离态的氮转换成含氮化合物的过程叫做氮的固定，简称固氮。固氮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种群，如豆科植物的根瘤菌，可以将空气中的氮气转化为含氮化合物。生物固氮约占自然固氮的90%。另一种途径就是在雷电、火山爆发等特殊环境下，将空气中的氮气转变成含氮化合物，这种就是高能固氮。高能固氮约占自然固氮的10%。

　　师：豆科植物可以利用自然固氮把空气中的氮气转变成含氮化合物作为自身的养分，所以在农业上我们有“种豆肥田”的说法。但不是所有的植物都能像豆科植物那样利用根瘤自行固氮。在没有人工氮肥的情况下，绝大多数植物获取含氮化合物的方式就是通过雷电天气这种。

　　师：我们在农业上还有一个谚语，叫做“雷雨发庄稼”。为什么梅雨天气有利于庄稼生长呢？那是因为在雷雨天气会产生少量的硝酸。雨水中的硝酸降落到地面，渗入土壤与土壤中的矿物质作用转变成了硝酸盐。其中的硝酸根离子被植物的根系所吸收，变成自己的养分。那么雨水中的硝酸又是从哪来的呢？这就是高能固氮所起的作用。

　　师：大气中的氮气在雷电的作用下与氧气发生反应，转变成了氮氧化物，而氮氧化物可以进一步地转化为硝酸。接下来让我们看一组实验，通过实验进一步了解氮氧化物之间的转化关系。常见的氮氧化物有一氧化氮和二氧化氮。一氧化氮是无色无味的气体，微溶于水。一氧化氮在调节心脑、血管、神经和免疫系统方面有重要的作用。人体中极少量的一氧化氮能扩张血管，防止血管栓塞。二氧化氮是红棕色有刺激性气味的气体，能与水反应。二氧化氮也可以用作火箭燃料。空气中的氮气和氧气在放电条件下发生反应，它们先转变成了一氧化氮气体，然后一氧化氮进一步地转变成了红棕色的二氧化氮。请同学们试着写一写这两步的化学反应方程式。接下来我们看一下，二氧化氮遇到雨水又发生了怎样的变化呢？接下来我们看一组实验，通过实验进一步地了解它们之间的转化关系。