2025年高中化學新教材同步 必修第一冊 第4章　第3節(jié)　實驗活動3　同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變

實驗活動3同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變【實驗目的】1.加深對同周期、同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律的認識。2.體會元素周期表和元素周期律在學習元素化合物知識中的重要作用。【實驗儀器】試管、試管夾、試管架、量筒、膠頭滴管、酒精燈、白色點滴板、鑷子、砂紙、火柴?！緦嶒炈幤贰挎V條、新制的氯水、溴水、NaBr溶液、NaI溶液、MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水、2mol·L－1NaOH溶液、2mol·L－1鹽酸、酚酞溶液、蒸餾水。【實驗步驟】1.同主族元素性質(zhì)的遞變(1)在點滴板的3個孔穴中分別滴入3滴NaBr溶液、NaI溶液和新制的氯水,然后向NaBr溶液和NaI溶液中各滴入3滴新制的氯水,觀察到的現(xiàn)象是滴入淺黃綠色的氯水后,NaBr溶液變橙黃色,NaI溶液變棕褐色。化學方程式:2NaBr+Cl22NaCl+Br2,2NaI+Cl22NaCl+I2。(2)在點滴板的兩個孔穴中分別滴入3滴NaI溶液和溴水,然后向NaI溶液中滴入3滴溴水,觀察到的現(xiàn)象是NaI溶液變褐色?；瘜W方程式:2NaI+Br22NaBr+I2。結(jié)論:鹵素單質(zhì)的氧化性:Cl2>Br2>I2。鹵族元素的非金屬性:Cl>Br>I。2.同周期元素性質(zhì)的遞變(1)鈉、鎂與水的反應(yīng)①向盛有冷水的燒杯中加入一塊綠豆粒大小的鈉塊,向盛有冷水的試管中加入一小塊已用砂紙打磨好的鎂條,并分別向燒杯和試管中滴入3滴酚酞溶液,觀察到燒杯中鈉浮在水面上,熔成小球,四處游動,發(fā)出響聲,溶液變紅色,試管內(nèi)鎂條表面產(chǎn)生少量氣泡,鎂條周圍溶液變?yōu)闇\紅色。化學方程式:2Na+2H2O2NaOH+H2↑、Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。②向一支試管中加入少量冷水,并加入一小塊已用砂紙打磨好的鎂條,用酒精燈加熱至沸騰,滴入3滴酚酞溶液,觀察到的現(xiàn)象是有較多的無色氣泡冒出,溶液變?yōu)闇\紅色。結(jié)論:與水反應(yīng)的劇烈程度:Na>Mg,金屬性:Na>Mg。鎂與熱水反應(yīng)比與冷水反應(yīng)快。(2)鎂和鋁的金屬性、非金屬性①向一支試管中加入MgCl2溶液，然后滴加氨水，直到不再產(chǎn)生白色沉淀為止。將Mg(OH)2沉淀分裝在兩支試管中，向一支試管中滴加2mol·L－1鹽酸，向另一支試管中滴加2mol·L－1NaOH溶液，邊滴加邊振蕩，觀察到的現(xiàn)象是Mg(OH)2沉淀能溶于鹽酸，不能溶于NaOH溶液。反應(yīng)的化學方程式：Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O。②向另一支試管中加入AlCl3溶液，然后滴加氨水，直到不再產(chǎn)生白色沉淀為止。將Al(OH)3沉淀分裝在兩支試管中，向一支試管中滴加2mol·L－1鹽酸，向另一支試管中滴加2mol·L－1NaOH溶液，邊滴加邊振蕩，觀察到的現(xiàn)象是Al(OH)3沉淀能溶于鹽酸，也能溶于NaOH溶液。反應(yīng)的化學方程式：Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH=Na[Al(OH)4]。結(jié)論：Mg(OH)2是中強堿；Al(OH)3是兩性氫氧化物。這說明鋁雖是金屬，但已表現(xiàn)出一定的非金屬性。金屬性：Mg>Al。綜合以上實驗可得出:同一主族元素,從上到下,隨著原子序數(shù)的增加,非金屬性逐漸減弱,金屬性逐漸增強。同一周期元素,從左至右,隨著原子序數(shù)的增加,金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強。【問題和討論】1.實驗中所用氯水為什么要用新制的?提示氯水中存在反應(yīng):Cl2+H2OHCl+HClO,氯水久置,HClO會發(fā)生分解,會使更多的Cl2與水反應(yīng),最終久置的氯水會變?yōu)橄←}酸,沒有氯氣分子。2.通過本實驗活動,你對原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系及元素周期律(表)有什么新的認識?提示結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),同周期或同主族元素的原子半徑呈現(xiàn)周期性變化,故元素的性質(zhì)也呈現(xiàn)周期性變化。3.為了比較氯元素與碳元素的非金屬性強弱,可否用鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳,得出非金屬性氯大于碳?原因是什么?提示否,比較非金屬性強弱應(yīng)該比較最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強弱,而鹽酸是HCl的水溶液,不是氯元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的水溶液。4.把一小塊鈉投入到氯化鎂溶液中,鈉并不能置換出鎂,能否說明鈉元素的金屬性不如鎂?提示鈉投入到氯化鎂溶液中,首先和水反應(yīng)生成NaOH和H2,生成的NaOH和MgCl2反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀,不能說明Na的金屬性不如Mg。1.(2024·河南周口高一段考)在點滴板①②③三個孔穴中分別滴入3滴新制的氯水,再向②③中分別滴入3滴NaBr溶液、NaI溶液;向④⑤兩個孔穴中分別滴入3滴溴水,向⑤中滴入3滴NaI溶液。下列關(guān)于該實驗的說法正確的是 ()A.上述實驗中可以探究同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律B.①②③可得出氧化性:Cl2>Br2>I2C.若用久置的氯水進行上述實驗,實驗現(xiàn)象與原實驗現(xiàn)象完全相同D.新制氯水中存在大量的次氯酸分子答案A解析②中發(fā)生反應(yīng):Cl2+2NaBr2NaCl+Br2,說明氧化性:Cl2>Br2;③中發(fā)生反應(yīng):Cl2+2NaI2NaCl+I2,說明氧化性:Cl2>I2;⑤中發(fā)生反應(yīng):Br2+2NaI2NaBr+I2,說明氧化性:Br2>I2;則可得出結(jié)論,非金屬性:Cl>Br>I,A正確;由①②③可得出氧化性:Cl2>Br2和Cl2>I2,不能比較Br2和I2氧化性的強弱,B錯誤;久置的氯水由于HClO的分解,實際變成了稀鹽酸,與NaBr、NaI都不反應(yīng),②③中實驗現(xiàn)象與原實驗現(xiàn)象不同,C項錯誤;溶于水的Cl2部分與水反應(yīng),故新制氯水中存在少量HClO分子,D錯誤。2.將甲、乙兩種金屬的性質(zhì)相比較,已知:①甲與H2O反應(yīng)比乙與H2O反應(yīng)劇烈;②單質(zhì)甲能從乙的鹽溶液中置換出單質(zhì)乙;③甲的最高價氧化物對應(yīng)的水化物堿性比乙的最高價氧化物對應(yīng)的水化物堿性強;④與某非金屬反應(yīng)時甲原子失電子數(shù)目比乙原子失電子數(shù)目多;⑤甲單質(zhì)的熔、沸點比乙的低;⑥高價陽離子氧化性甲比乙弱。能說明甲的金屬性比乙強的是 ()A.①④ B.①②③⑥C.③⑤ D.①②③④⑤答案B解析元素的金屬性越強,其與水反應(yīng)越劇烈,甲與H2O反應(yīng)比乙與H2O反應(yīng)劇烈,說明甲的金屬性強于乙,故①正確;較活潑金屬能置換出較不活潑金屬,單質(zhì)甲能從乙的鹽溶液中置換出單質(zhì)乙,說明甲的還原性強于乙,則金屬性甲強于乙,故②正確;元素的金屬性越強,其最高價氧化物對應(yīng)的水化物堿性越強,最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性甲比乙強,說明甲的金屬性強于乙,故③正確;金屬性強弱與失電子難易程度有關(guān),與失電子多少無關(guān),與單質(zhì)的熔、沸點高低無關(guān),故④、⑤錯誤;元素的金屬性越強,高價陽離子的氧化性越弱,高價陽離子氧化性甲比乙弱,說明金屬性甲比乙強,故⑥正確。3.中學化學中很多“規(guī)律”都可以類推,下列根據(jù)有關(guān)“規(guī)律”推出的結(jié)論正確的是 ()A.Na在空氣中燃燒會生成Na2O2,故Li在空氣中燃燒也會生成Li2O2B.濃硫酸可以干燥HCl氣體,故也可用濃硫酸干燥HI氣體C.硅是半導體材料,故同族的鍺也是半導體材料D.鹵素單質(zhì)隨核電荷數(shù)的增加熔點升高,故堿金屬單質(zhì)的熔點也隨核電荷數(shù)的增加而升高答案C4.某化學課外活動小組為了驗證元素化學性質(zhì)的遞變規(guī)律,進行如下實驗探究。Ⅰ.探究1:驗證同周期X、Y、Z三種元素金屬性遞變規(guī)律實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象各取1.0g金屬X和金屬Z,分別加入到5mL水中金屬X與水反應(yīng)比金屬Z劇烈各取1.0g的金屬Z和金屬Y(形狀相同),分別加入到5mL1.0mol·L-1鹽酸中金屬Z與鹽酸反應(yīng)比金屬Y劇烈通過實驗驗證三種元素金屬性由強到弱的順序是,則下列判斷正確的是(填字母)。

A.原子序數(shù):Y>Z>XB.原子的最外層電子數(shù):X>Y>ZC.原子半徑:Y>Z>XD.Y的最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性最強Ⅱ.探究2:驗證氯元素的非金屬性比硫元素的非金屬性強,設(shè)計如下實驗:(1)裝置A中盛放的試劑是(填字母),反應(yīng)的化學方程式是。

A.Na2SO3溶液B.Na2S溶液C.Na2SO4溶液(2)若要驗證非金屬性:Cl>I,裝置A中加入淀粉碘化鉀混合溶液,觀察到裝置A中溶液的現(xiàn)象,即可證明。用原子結(jié)構(gòu)理論解釋非金屬性Cl>I的原因:同主族元素從上到下,

。

答案Ⅰ.X>Z>YAⅡ.(1)BCl2+Na2S2NaCl+S↓(2)變藍原子半徑遞增,得電子能力遞減解析Ⅰ.金屬X與水反應(yīng)比金屬Z劇烈,說明X的金屬性強于Z;金屬Z與鹽酸反應(yīng)比金屬Y劇烈,可說明金屬性Z強于Y,則金屬性:X>Z>Y。同周期元素從左到右,元素的金屬性逐漸減弱,則原子序數(shù):Y>Z>X,故A正確;原子序數(shù):Y>Z>X,則原子的最外層電子數(shù):Y>Z>X,故B錯誤;同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小,則原子半徑:X>Z>Y,故C錯誤;金屬性:X>Z>Y,則X