構(gòu)建知識脈絡(luò)，促進(jìn)知識系統(tǒng)化——以氮元素及其化合物為例

安徽

尉言勛 徐 楠

“元素及其化合物”知識是高考化學(xué)命題的重要載體，靈活掌握元素化合物知識，有利于高考取得理想的成績。氮是一種重要的非金屬元素，“氮及其化合物”內(nèi)容豐富，知識點多，涉及面廣，需要記憶的東西較多。相關(guān)化合物的性質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)的方程式較多，學(xué)生難以系統(tǒng)掌握。在實際教學(xué)中，教師可以以學(xué)生思維為導(dǎo)向，明確知識脈絡(luò)主線，順藤摸瓜，理清楚氮元素及其化合物的知識脈絡(luò)，有利于學(xué)生系統(tǒng)地掌握知識，并在高考中靈活運用。

本文以“氮元素及其化合物”教學(xué)為例，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特征，理清知識脈絡(luò)，抓住主要矛盾。讓學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，循序漸進(jìn)地把握知識點之間的關(guān)系，形成一條系統(tǒng)的知識鏈，從知識層面上構(gòu)建出氮元素及其化合物的知識脈絡(luò)，結(jié)合具體的典型問題解析，幫助學(xué)生加強對概念的理解，提高復(fù)習(xí)的效率。

一、氮及其化合物的知識脈絡(luò)

二、重難點剖析

1.氮氣的化學(xué)性質(zhì)

常溫下，N2的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，但在高溫、放電、點燃等條件下，N2能與H2、O2等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

(3)用途：工業(yè)上，氮氣是合成氨、制硝酸的原料，還常代替稀有氣體被用作保護(hù)氣；液氮可作冷凍劑、醫(yī)療麻醉劑。

2.氮氧化物

氮元素的氧化物有+1、+2、+3、+4、+5等五種化合價，對應(yīng)六種化合物。

化學(xué)式物理性質(zhì)穩(wěn)定性N2O俗名笑氣,無色有甜味氣體在室溫下穩(wěn)定,在高溫下能分解成氮氣和氧氣NO無色、難溶于水的有毒氣體,大氣污染物之一極易在空氣里被氧化成NO2NO2紅棕色有刺激性氣味的有毒氣體,低于21.1℃時為暗褐色液體,易溶于水,易液化較活潑,易發(fā)生二聚反應(yīng)N2O4無色氣體較活潑,受熱易分解N2O3(亞硝酸酸酐)紅棕色氣體,低溫時為深藍(lán)色液體或藍(lán)色固體不穩(wěn)定,常壓下即可分解為NO、NO2N2O5(硝酸酸酐)無色固體易升華,易分解

3.氨

(1)物理性質(zhì)：無色有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，易液化，極易溶于水，可用來做噴泉實驗。

(2)化學(xué)性質(zhì)：

③與酸反應(yīng)生成鹽

(3)氨氣的實驗室制備：

②發(fā)生裝置：固、固加熱型，與制備O2相似。

③收集方法：向下排空氣法。

④檢驗方法：用濕潤的紅色石蕊試紙(試紙變藍(lán))或用蘸有濃鹽酸的玻璃棒(冒白煙)。

⑤干燥：用盛堿石灰(CaO和NaOH的混合物)的干燥管，不可使用酸性干燥劑。

⑥收集：試管口有一團(tuán)棉花，防止空氣對流，減緩排氣速度，收集較純凈的氨氣。

4.銨鹽的性質(zhì)

(1)物理性質(zhì):所有銨鹽都易溶于水。

(2)化學(xué)性質(zhì):

注意事項：a.要反應(yīng)生成NH3必須有加熱條件，否則主要生成NH3·H2O。

b.避免銨態(tài)氮肥與堿性肥料混合使用。

5.硝酸

(1)物理性質(zhì)：無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體，能以任意比溶解于水。69%的硝酸被稱為濃硝酸，98%的濃硝酸通常叫“發(fā)煙硝酸”，濃硝酸常帶有黃色。

(2)化學(xué)性質(zhì)：

①酸的通性：注意與金屬反應(yīng)時，由于硝酸具有強氧化性，因此不產(chǎn)生氫氣。

③強氧化性：不論濃硝酸還是稀硝酸都具有強氧化性。

a.與金屬反應(yīng)：HNO3幾乎能與所有的金屬(Au、Pt除外)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

(3)硝酸的制法

①實驗室制法：

②工業(yè)制法：氨的催化氧化法

6.氮的氧化物與環(huán)境

三、典型問題解析

1.與我國傳統(tǒng)文化結(jié)合的考查

【例1】(2015·全國卷Ⅰ·7)我國清代《本草綱目拾遺》中記敘無機藥物335種，其中“強水”條目下寫道：“性最烈，能蝕五金……其水甚強，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛。”這里的“強水”是指

( )

A．氨水 B． 硝酸

C．醋 D．鹵水

【解析】氨水屬于弱堿溶液，和金屬不反應(yīng)，不符合條件，A錯誤；硝酸具有強氧化性、強酸性，能溶解大多數(shù)金屬，也能和巖石中的CaCO3發(fā)生反應(yīng)，但不能和玻璃中成分硅酸鹽反應(yīng)，B正確；醋酸是弱電解質(zhì)，能腐蝕較活潑金屬，但不能腐蝕較不活潑金屬，如Cu等金屬，C錯誤；鹵水主要成分為氯化鎂、氯化鈉和一些金屬陽離子，和大多數(shù)金屬不反應(yīng)，D錯誤。

【答案】B

2.結(jié)合流程圖對工業(yè)廢水、廢氣處理的考查

下列說法不正確的是

( )

A．固體1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3

B．X可以是空氣，且需過量

C．捕獲劑所捕獲的氣體主要是CO

【答案】B

3.化學(xué)實驗設(shè)計與評價中的考查

【例3】(2015·全國卷Ⅱ·13題改編)用如圖所示裝置進(jìn)行下列實驗：將①中溶液滴入②中，預(yù)測的現(xiàn)象與實際不相符的是( )

選項①中物質(zhì)②中物質(zhì)預(yù)測②中的現(xiàn)象ANH4Cl溶液氫氧化鈣固體立即產(chǎn)生刺激性氣味氣體B濃硝酸用砂紙打磨過的鋁條無明顯現(xiàn)象C濃氨水硫酸亞鐵溶液產(chǎn)生白色沉淀,后迅速變?yōu)榛揖G色,最終變?yōu)榧t褐色D氫氧化鈉溶液氯化鋁溶液先有沉淀生成,然后沉淀消失

【答案】A

4.在實驗綜合題中的考查

【例4】(2016·全國卷Ⅰ·26)氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2，某同學(xué)在實驗室中對NH3與NOx反應(yīng)進(jìn)行了探究。回答下列問題：

(1)氨氣的制備

①氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

②預(yù)收集一瓶干燥的氨氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序為：發(fā)生裝置→________(按氣流方向，用小寫字母表示)。

(2)氨氣與二氧化氮的反應(yīng)

將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進(jìn)行實驗。

操作步驟實驗現(xiàn)象解釋原因打開K1,推動注射器活塞,使X中的氣體緩慢通入Y管中①Y管中 ②反應(yīng)的化學(xué)方程式將注射器活塞退回原處并固定,待裝置恢復(fù)到室溫Y管中有少量水珠生成的氣態(tài)水凝集打開K2③④