高考中氮及其化合物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系的考查方式

氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系是一個(gè)重要且復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)，這不僅要求考生對(duì)氮元素及其化合物的性質(zhì)有深入的了解，而且需要掌握這些化合物在不同條件下的相互轉(zhuǎn)化．這類試題不僅考查考生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，還考查了他們的邏輯思維能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力．

１ 基礎(chǔ)性質(zhì)的考查

在高考試題中，氮及其化合物的考查通常圍繞其基礎(chǔ)性質(zhì)展開，包括氮?dú)獾奈锢砗突瘜W(xué)性質(zhì)、氨的制備和性質(zhì)、硝酸鹽的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化等．對(duì)這些基礎(chǔ)性質(zhì)的理解和掌握，是解答相關(guān)題目的關(guān)鍵．例如，氮?dú)獾姆€(wěn)定性和不活潑性，使得它在自然界中廣泛存在，因此也是制備其他含氮化合物的重要原料．氨氣作為一種堿性氣體，其水溶液具有獨(dú)特的性質(zhì)，能夠參與多種化學(xué)反應(yīng)．而硝酸鹽作為含氮元素的重要化合物，在肥料、炸藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用．

例１ 設(shè)計(jì)圖１所示實(shí)驗(yàn)制備并收集干燥純凈的氨氣．下列分析錯(cuò)誤的是（ ）．

A．儀器口連接順序?yàn)閍→e→d→c→b

B．上述實(shí)驗(yàn)缺少尾氣吸收裝置

C．生石灰與水反應(yīng)并且放出熱量，促使氨氣逸出

D．干燥管中的堿石灰可用無(wú)水氯化鈣代替

解析

用濃氨水和生石灰反應(yīng)生成氨氣，然后用堿石灰進(jìn)行干燥，再用向下排空氣法進(jìn)行收集，儀器口連接順序?yàn)閍→e→d→c→b，故A 正確．氨氣對(duì)人體有危害，應(yīng)該進(jìn)行尾氣吸收處理，故B正確．生石灰與水反應(yīng)并且放出熱量，可以促進(jìn)氨氣逸出，故C正確．無(wú)水氯化鈣可以和氨氣反應(yīng)，故不能用無(wú)水氯化鈣干燥氨氣，故D錯(cuò)誤．

答案 D．

在高考備考時(shí)，對(duì)氮及其化合物的基礎(chǔ)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和總結(jié)至關(guān)重要．通過(guò)深入理解這些基礎(chǔ)性質(zhì)，不僅能夠更好地掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，還能夠提高解題能力和化學(xué)素養(yǎng)．在接下來(lái)的內(nèi)容中，我們將對(duì)氮及其化合物的基礎(chǔ)性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的梳理和解析，幫助考生更好地備戰(zhàn)高考化學(xué)試題．

２ 反應(yīng)條件的考查

氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系是一個(gè)重要的考點(diǎn)，特別是涉及反應(yīng)條件的部分．可能涉及的相關(guān)內(nèi)容如下．

１）氮?dú)獾闹苽洌I(yè)上，氮?dú)庵饕ㄟ^(guò)分離液態(tài)空氣來(lái)制備，在這個(gè)過(guò)程中，液態(tài)空氣在低溫下被分離，因?yàn)榈獨(dú)夂脱鯕獾姆悬c(diǎn)不同．

２）氨氣的制備．氨氣是氮?dú)夂蜌錃庠诟邷馗邏合?，通過(guò)催化劑的作用合成的，這個(gè)反應(yīng)通常需要較高的溫度和較大的壓力．

３）硝酸的制備．硝酸的制備通常包括兩個(gè)步驟，首先，氨氣被氧化成NO，然后NO 被氧化成NO２，最后，NO２ 與水反應(yīng)生成硝酸．這些反應(yīng)通常需要適當(dāng)?shù)拇呋瘎┖蜏囟龋?/p>

４）氮氧化物的轉(zhuǎn)化．氮氧化物（如NO 和NO２）可以在大氣中通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為其他化合物，如硝酸和硝酸鹽，這些反應(yīng)通常需要太陽(yáng)光中的紫外線作為激發(fā)源．

５）銨鹽的制備．銨鹽可以通過(guò)氨或銨根離子與酸反應(yīng)制備，這些反應(yīng)通常是在常溫常壓下進(jìn)行的，但有時(shí)候?yàn)榱思铀俜磻?yīng)或提高產(chǎn)率，可能需要加熱或添加催化劑．

例２ 火箭的第一、二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)中，所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼來(lái)制備．

（１）用肼（N２H４）作燃料，N２O４ 作氧化劑，兩者反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水．已知：

N２（g）＋２O２（g）＝N２O４（g）

ΔH ＝＋１１.７kJ·mol－１， ①

N２H４（g）＋O２（g）＝N２（g）＋２H２O（g）

ΔH ＝－５４３kJ·mol－１， ②

寫出氣態(tài)肼和N２O４ 反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式： ______．

（２）已知N２O４ 在大氣中或在較高溫度下很難穩(wěn)定存在，很容易轉(zhuǎn)化為NO２．試推斷NO２ 制取N２O４的反應(yīng)條件（或措施）： ______．

解析

（１）氣態(tài)肼和N２O４ 反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的化學(xué)方程式為２N２H４（g）＋N２O４（g）＝３N２（g）＋４H２O（g），該反應(yīng)可由②×２－①得到，根據(jù)蓋斯定律，該反應(yīng)的ΔH ＝２ΔH２－ΔH１＝－１０９７.７kJ·mol－１．

（２）２NO２?N２O４，是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小，所以增大壓強(qiáng)、降溫有利于反應(yīng)正向進(jìn)行．

答案 （１）２N２H４ （g）＋N２O４ （g）＝３N２ （g）＋４H２O（g） ΔH ＝－１０９７．７kJ·mol－１．

（２）高壓、低溫（或加壓、降溫）．

高考中對(duì)有關(guān)氮及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系中反應(yīng)條件的考查，旨在檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理、條件及其影響的理解程度．這些反應(yīng)條件不僅決定了反應(yīng)能否發(fā)生，還影響了反應(yīng)的速率和產(chǎn)物的種類、性質(zhì)．因此，深入理解并掌握這些條件，對(duì)于學(xué)生全面把握氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系至關(guān)重要．

３ 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考查

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，氮及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性和實(shí)用價(jià)值的考查點(diǎn)．通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，我們能夠深入了解氮元素及其化合物的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化機(jī)理和應(yīng)用潛力．這種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅要求我們掌握基本的化學(xué)知識(shí)和技能，還需要我們具備創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力．

例３ 銅與硝酸反應(yīng)的裝置如圖２ 所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟１：向試管a中加入２mL濃硝酸，塞上帶有銅絲的橡膠塞．觀察到銅絲逐漸變細(xì)，溶液變綠，試管a中充滿紅棕色氣體．

步驟２：一段時(shí)間后，試管a中反應(yīng)變平緩，溶液逐漸變成藍(lán)色，同時(shí)氣體顏色從下方開始變淺，最終變成無(wú)色．

步驟３：反應(yīng)停止后，用注射器向試管a中注入少量稀硫酸，銅絲繼續(xù)溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體．

下列說(shuō)法不正確的是（ ）．

A．步驟１觀察到試管a中充滿紅棕色氣體，說(shuō)明銅和濃硝酸反應(yīng)生成NO２

B．步驟２觀察到反應(yīng)變平緩而且氣體顏色從下方開始變淺，說(shuō)明濃硝酸已經(jīng)變成稀硝酸

C．步驟３ 固體繼續(xù)溶解，說(shuō)明此時(shí)Cu 被H＋氧化

D．相對(duì)于步驟２，步驟１中溶液顯綠色可能是NO２ 溶解在硝酸銅中所致

解析

向試管a中加入２mL 濃硝酸，塞上帶有銅絲的橡膠塞．觀察到銅絲逐漸變細(xì)，溶液變綠，試管a中充滿紅棕色氣體NO２，說(shuō)明銅和濃硝酸反應(yīng)生成NO２，故A 正確．一段時(shí)間后，試管a中反應(yīng)變平緩，溶液逐漸變成藍(lán)色，同時(shí)氣體顏色從下方開始變淺，最終變成無(wú)色，說(shuō)明生成氣體為NO，濃硝酸已經(jīng)變成稀硝酸，故B正確．反應(yīng)停止后，用注射器向試管a中注入少量稀硫酸，銅絲繼續(xù)溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體，證明加入稀硫酸，溶液中H＋ 、NO－ ３ 形成稀硝酸，和銅反應(yīng)生成NO 氣體，體現(xiàn)稀硝酸的強(qiáng)氧化性，不是Cu被H＋ 氧化，故C錯(cuò)誤．NO２ 為紅棕色氣體，相對(duì)于步驟２，步驟１中溶液顯綠色可能是NO２ 溶解在硝酸銅中所致，故D正確．

答案 C．

氮及其化合物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性、實(shí)用性都強(qiáng)的化學(xué)考查內(nèi)容．通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，我們不僅能夠加深對(duì)氮元素及其化合物性質(zhì)的理解，還能夠鍛煉我們的創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力．同時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也為我們提供了探索氮元素應(yīng)用潛力的平臺(tái)，為未來(lái)的科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．

為 了應(yīng)對(duì)這些考查方式，考生需要全面復(fù)習(xí)氮及其化合物的知識(shí)，熟悉它們的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化關(guān)系和反應(yīng)條件．同時(shí)，考生還需要通過(guò)大量的練習(xí)和實(shí)驗(yàn)，提高自己的解題能力和實(shí)驗(yàn)操作能力．此外，考生還需要注意對(duì)氧化還原反應(yīng)的理解和應(yīng)用，以提高解題效率．

（完）