第四章 实验活动3 同周期、同主族元素性质的递变-【导与练】2023-2024学年高中化学必修第一册同步全程学习全书word（新教材，人教版）

实验活动3　同周期、同主族元素性质的递变 一、实验目的 1.加深对同周期、同主族元素性质递变规律的认识。 2.体会元素周期表和元素周期律在学习元素化合物知识中的重要作用。 3.理解原子结构与元素性质的密切关系,从微观视角解释宏观问题。 4.掌握常见药品的取用、液体的加热等基本操作。 二、实验用品 1.试剂:镁条、新制的氯水、溴水、NaBr溶液、NaI溶液、MgCl2溶液、AlCl3溶液、1 mol·L-1NaOH溶液、酚酞溶液。 2.仪器:试管、试管夹、试管架、量筒、胶头滴管、酒精灯、白色点滴板、镊子、砂纸、火柴。 三、实验设计 四、实验方案的实施 1.同主族元素性质的递变 (1)在点滴板的3个孔穴中分别滴入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,观察到的现象是滴入浅黄绿色的氯水后,NaBr溶液呈橙色,NaI溶液呈褐色。 化学方程式:2NaBr+Cl22NaCl+Br2,2NaI+Cl22NaCl+I2。 (2)在点滴板的两个孔穴中分别滴入3滴NaI溶液和溴水,然后向NaI溶液中滴入3滴溴水,观察到的现象是溶液变褐色。 化学方程式:2NaI+Br22NaBr+I2。 结论:卤素单质的氧化性:Cl2>Br2>I2;卤族元素的非金属性:Cl>Br>I。 2.同周期元素性质的递变 (1)钠、镁与水的反应。 ①向盛有冷水的烧杯中加入一块绿豆粒大小的钠块,用砂纸打磨掉镁条表面的氧化物,向盛有冷水的试管中加入一小块已用砂纸打磨好的镁条,并分别滴入3滴酚酞溶液,观察到烧杯中钠浮在水面上,熔成小球,四处游动,发出嘶嘶的响声,溶液变红色,试管内镁条表面产生少量气泡,镁条周围溶液变为浅红色。 化学方程式:2Na+2H2O2NaOH+H2↑、Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。 ②向一支试管中加入少量冷水,并加入一小块已用砂纸打磨好的镁条,用酒精灯加热至沸腾,滴入3滴酚酞溶液,然后观察到的现象是有较多的无色气泡冒出,溶液变为浅红色。 结论:与水反应的剧烈程度Na>Mg,金属性Na>Mg;镁与热水反应速率比冷水快。 (2)Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性强弱比较。 ①向一支试管中加入少量MgCl2溶液,然后逐滴滴加1 mol·L-1NaOH溶液直至过量,观察到的现象是产生白色沉淀。 化学方程式:MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl。 ②向另一支试管中加入少量AlCl3溶液,然后逐滴滴加1 mol·L-1 NaOH溶液直至过量,观察到的现象是先产生白色沉淀,后白色沉淀溶解。 化学方程式:AlCl3+3NaOHAl(OH)3↓+3NaCl,Al(OH)3+NaOHNa [Al(OH)4]。Mg(OH)2不溶于NaOH溶液;Al(OH)3溶于NaOH溶液,显两性。结论:碱性Mg(OH)2>Al(OH)3;金属性Mg>Al。 综合以上实验可得出:同主族元素从上到下,随着原子序数的递增,非金属性逐渐减弱,相应的金属性逐渐增强。 同周期主族元素从左到右,随着原子序数的递增,金属性逐渐减弱,相应的非金属性逐渐增强。 五、问题和讨论 1.实验中所用氯水为什么要用新制的? 提示:氯水中存在Cl2+H2OHCl+HClO的反应,氯水久置随着HClO的分解,会使更多的Cl2与水反应,最终久置的氯水会变为稀盐酸,没有氯气分子。 2.画出并比较元素氟、氯、溴、碘的原子结构示意图,从微观上分析并解释实验现象。 提示:原子结构示意图为 它们的最外层电子数相同,所以化学性质相似;随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,所以元素的非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。在非金属单质间的置换反应中,非金属性强的可以置换出非金属性弱的。 3.画出并比较元素钠、镁、铝的原子结构示意图,从微观上分析并解释元素性质的递变规律。 提示:原子结构示意图为 它们的电子层数相同,随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,得电子能力逐渐增强,失电子能力逐渐减弱,所以元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。 4.通过本实验活动,你对原子结构与元素性质的关系及元素周期律(表)有什么新的认识? 提示:结构决定性质,同周期或同主族元素的性质也呈现周期性变化。同周期主族元素随着原子序数的递增,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强;同主族元素随着原子序数的递增,元素的非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。 1.金属Na、Mg、Al有广泛的应用。 (1)Al在元素周期表中的位置是　　　　　　　。  (2)金属镁可以用来生产金属铀(元素符号是U):UF4+2MgU+2MgF2,该反应中,作为还原剂的物质是　　　　(填化学式,下同),被还原的物质是　　　　。  (3)为比较Na、Mg、Al的金属性,进行了如下实验(金