构建知识脉络，促进知识系统化——以氮元素及其化合物为例

安徽

尉言勋 徐 楠

“元素及其化合物”知识是高考化学命题的重要载体，灵活掌握元素化合物知识，有利于高考取得理想的成绩。氮是一种重要的非金属元素，“氮及其化合物”内容丰富，知识点多，涉及面广，需要记忆的东西较多。相关化合物的性质及化学反应的方程式较多，学生难以系统掌握。在实际教学中，教师可以以学生思维为导向，明确知识脉络主线，顺藤摸瓜，理清楚氮元素及其化合物的知识脉络，有利于学生系统地掌握知识，并在高考中灵活运用。

本文以“氮元素及其化合物”教学为例，结合学生的认知特征，理清知识脉络，抓住主要矛盾。让学生发挥主观能动性，循序渐进地把握知识点之间的关系，形成一条系统的知识链，从知识层面上构建出氮元素及其化合物的知识脉络，结合具体的典型问题解析，帮助学生加强对概念的理解，提高复习的效率。

一、氮及其化合物的知识脉络

二、重难点剖析

1.氮气的化学性质

常温下，N2的化学性质比较稳定，但在高温、放电、点燃等条件下，N2能与H2、O2等发生化学反应。

(3)用途：工业上，氮气是合成氨、制硝酸的原料，还常代替稀有气体被用作保护气；液氮可作冷冻剂、医疗麻醉剂。

2.氮氧化物

氮元素的氧化物有+1、+2、+3、+4、+5等五种化合价，对应六种化合物。

化学式物理性质稳定性N2O俗名笑气,无色有甜味气体在室温下稳定,在高温下能分解成氮气和氧气NO无色、难溶于水的有毒气体,大气污染物之一极易在空气里被氧化成NO2NO2红棕色有刺激性气味的有毒气体,低于21.1℃时为暗褐色液体,易溶于水,易液化较活泼,易发生二聚反应N2O4无色气体较活泼,受热易分解N2O3(亚硝酸酸酐)红棕色气体,低温时为深蓝色液体或蓝色固体不稳定,常压下即可分解为NO、NO2N2O5(硝酸酸酐)无色固体易升华,易分解

3.氨

(1)物理性质：无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，极易溶于水，可用来做喷泉实验。

(2)化学性质：

③与酸反应生成盐

(3)氨气的实验室制备：

②发生装置：固、固加热型，与制备O2相似。

③收集方法：向下排空气法。

④检验方法：用湿润的红色石蕊试纸(试纸变蓝)或用蘸有浓盐酸的玻璃棒(冒白烟)。

⑤干燥：用盛碱石灰(CaO和NaOH的混合物)的干燥管，不可使用酸性干燥剂。

⑥收集：试管口有一团棉花，防止空气对流，减缓排气速度，收集较纯净的氨气。

4.铵盐的性质

(1)物理性质:所有铵盐都易溶于水。

(2)化学性质:

注意事项：a.要反应生成NH3必须有加热条件，否则主要生成NH3·H2O。

b.避免铵态氮肥与碱性肥料混合使用。

5.硝酸

(1)物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味的液体，能以任意比溶解于水。69%的硝酸被称为浓硝酸，98%的浓硝酸通常叫“发烟硝酸”，浓硝酸常带有黄色。

(2)化学性质：

①酸的通性：注意与金属反应时，由于硝酸具有强氧化性，因此不产生氢气。

③强氧化性：不论浓硝酸还是稀硝酸都具有强氧化性。

a.与金属反应：HNO3几乎能与所有的金属(Au、Pt除外)发生氧化还原反应。

(3)硝酸的制法

①实验室制法：

②工业制法：氨的催化氧化法

6.氮的氧化物与环境

三、典型问题解析

1.与我国传统文化结合的考查

【例1】(2015·全国卷Ⅰ·7)我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指

( )

A．氨水 B． 硝酸

C．醋 D．卤水

【解析】氨水属于弱碱溶液，和金属不反应，不符合条件，A错误；硝酸具有强氧化性、强酸性，能溶解大多数金属，也能和岩石中的CaCO3发生反应，但不能和玻璃中成分硅酸盐反应，B正确；醋酸是弱电解质，能腐蚀较活泼金属，但不能腐蚀较不活泼金属，如Cu等金属，C错误；卤水主要成分为氯化镁、氯化钠和一些金属阳离子，和大多数金属不反应，D错误。

【答案】B

2.结合流程图对工业废水、废气处理的考查

下列说法不正确的是

( )

A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3

B．X可以是空气，且需过量

C．捕获剂所捕获的气体主要是CO

【答案】B

3.化学实验设计与评价中的考查

【例3】(2015·全国卷Ⅱ·13题改编)用如图所示装置进行下列实验：将①中溶液滴入②中，预测的现象与实际不相符的是( )

选项①中物质②中物质预测②中的现象ANH4Cl溶液氢氧化钙固体立即产生刺激性气味气体B浓硝酸用砂纸打磨过的铝条无明显现象C浓氨水硫酸亚铁溶液产生白色沉淀,后迅速变为灰绿色,最终变为红褐色D氢氧化钠溶液氯化铝溶液先有沉淀生成,然后沉淀消失

【答案】A

4.在实验综合题中的考查

【例4】(2016·全国卷Ⅰ·26)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2，某同学在实验室中对NH3与NOx反应进行了探究。回答下列问题：

(1)氨气的制备

①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为 。

②预收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：发生装置→________(按气流方向，用小写字母表示)。

(2)氨气与二氧化氮的反应

将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。

操作步骤实验现象解释原因打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中①Y管中 ②反应的化学方程式将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝集打开K2③④