第4章 实验活动3 同周期、同主族元素性质的递变-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学必修第一册同步练习（人教版）

练 高中化学必修第一册 （人教版） 实验活动 3 同周期、 同主族元素性质的递变 1. 为探究 Na 、 Mg 、 Al 的金属活动性顺序， 某课外小组同学进行了如下实验： （ 1 ） 请在下表中填写与实验步骤对应的实 验现象序号。 （ 2 ） 请写出镁与水反应的化学方程式 ： 。 （ 3 ） 实验结论是 。 （ 4 ） 请补充该小组同学用原子结构理论对 上述结论的解释。 同周期元素从左到右核电荷数逐渐增 多， 原子半径逐渐 ， 原子核 对电子的引力逐渐 ， 失电子 能力逐渐 ， 因此 逐 渐减弱。 2. 为了更好地掌握元素周期表的应用， 某同 学在做氯、 溴、 碘性质递变规律实验时， 自己设计了一套实验方案， 并记录了有关 实验现象如下： 请你帮助该同学整理并完成实验报告。 （ 1 ） 实验目的： 研究 元素性质递 变规律。 （ 2 ） 实验用品： 试剂： 氯水， 溴水， NaBr 溶液， KI 溶液， CCl 4 溶液。 玻璃仪器： 、 。 （ 3 ） 此实验的结论为 。 （ 4 ） 氟、 氯、 溴、 碘气态氢化物稳定性大 小顺序 （用分子式表示）： 。 （ 5 ） 该同学又做了另外一个实验， 向新制 得的 Na 2 S 溶液中滴加新制的氯水。 该实验现象为 ， 此反应的离子方程式为 ， 此实验的结论为 。 3. 某同学做同周期元素性质递变规律实验 时， 自己设计了一套实验方案， 并记录了 有关实验现象 （见下表， 表中的 “实验方 案” 与 “实验现象” 前后不一定是对应 关系）。 实 验 步 骤 1. 将一小块金属钠投入滴有酚酞溶液的冷 水中 2. 将一小段用砂纸打磨后的镁带放入试管中， 加入少量水， 加热至水沸腾； 再向溶液中滴 加酚酞溶液 3. 将一小段镁条投入稀盐酸中 4. 将一小块铝片投入稀盐酸中 实 验 现 象 ① 剧烈反应， 迅速产生大量气体 ② 浮在水面上， 熔成小球， 四处游动， 发出 嘶嘶声， 溶液变成红色 ③ 反应不剧烈， 产生无色气体 ④ 有气体产生， 溶液变成浅红色 实验步骤 1 2 3 4 实验现象 实验步骤 实验现象 ① 将少量的氯水滴入适量 NaBr 溶液中 ， 再滴入少量 的 CCl 4 溶液并用力振荡 溶液分为上下两层， 上层为无色， 下层 为橙红色 ② 将少量的溴水滴入适量 KI 溶液中， 再滴入少量的 CCl 4 溶液并用力振荡 溶液分为上下两层， 上层为无色， 下层 为紫红色 112 第四章 物质结构 元素周期律 练 请你帮助该同学整理并完成实验报告。 （ 1 ） 实验目的： 研究 元素性质递 变规律。 （ 2 ） 实验用品： 试剂： 金属钠、 镁条、 铝条、 稀盐 酸 、 新制氯水 、 新制 Na 2 S 溶液 、 AlCl 3 溶液、 NaOH 溶液、 酚酞溶液等。 仪器和用品： 、 、 试管夹、 胶头滴管、 镊子、 小刀、 玻 璃片、 砂纸、 火柴等。 （ 3 ） 实验内容： （填写与实验步骤对应的 实验现象的字母编号和 ①② 的化学方 程式） ① ， ② 。 （ 4 ） 此实验的结论： 金属性比较： ， 非金属性比较： 。 实验步骤 实验现象 ① 将镁条用砂纸打磨后， 放入试管中， 加入少量水 后， 加热至水沸腾； 再向 溶液中滴加酚酞溶液 A． 浮在水面上， 熔成 小球 ， 四处游动 ， 发 出嘶嘶声， 随之消失， 溶液变成红色 ② 向新制得的 Na 2 S 溶液 中滴加新制的氯水 B． 有气体产生， 溶液 变成浅红色 ③ 将一小块金属钠放入滴 有酚酞溶液的冷水中 C． 剧烈反应， 迅速产 生大量无色气体 ④ 将镁条投入稀盐酸中 D． 反应不十分剧烈 ； 产生无色气体 ⑤ 将铝条投入稀盐酸中 E． 生成淡黄色沉淀 实验内容 ① ② ③ ④ ⑤ 实验现象 113 参考答案与解析 5. D 【解析】 A 是共价化合物， B 中不含有共价键， C 中 O 原子间是非极性键。 6. A 【解析】 A 中 O 原子间是非极性键， C 是共价 化合物。 7. D 【解析】 A 选项没有离子键的形成， 没有非极 性键的断裂和形成； B 选项没有离子键的断裂， 没有非 极性键的断裂和形成； C 选项没有非极性键的形成。 8. B 【解析】 只要有离子键就是离子化合物， 离子 化 合 物 中可 能 含 有 极 性 键 和 非 极 性 键 ， 如 NaOH 、 Na 2 O 2 。 9. B 【解析】 水中存在分子内 H 、 O 原子之间的相 互作用， 形成化学键， 分子间的 H 、 O 原子的作用是分 子间作用力 （氢键）， 故 ① 不正确； 离子键在活泼金属 和活泼非金属化合时形成， 故 ② 不正确； 在离子化合物 中， 阴、 阳离子间存在相互作用， 不单指相互吸引， 还 有相互排斥， ③ 不正确； HCl 分子中没有离子键， ④ 不 正确； 化学反应的本质是旧键断裂、 新键形成的过程， 但 HCl 中存在共价键而非离子键， 故 ⑤ 不正确。 10. C 【解析】 乙炔汽化时克服的是分子间作用力。 11. D 【解析】 由信息可知 C 、 N 之间是三对共用 电子。 12. B 【解析 】 由信息可知 Bi 为 +3 价 ， Ge 为 ⅣA 族， 最高价为 +4 价， 化学式中符合化合价代数和为 0 原 则即可。 13. D 【解析】 所有原子的最外层都符合相应稀有气 体原子的最外电子层结构， 所以形成的是离子化合物， 由 NH + 4 和 H - 组成。 A 中 NH + 4 含有共价键， NH + 4 和 H - 形成 离子键； B 中 NH 5 是离子晶体， 熔、 沸点高于氨气； C 中 NH 5 固体投入少量水中生成氨气和氢气； D 中 1 mol NH 5 中含有 4 mol N — H 键。 14. A 【解析】 由题中描述实验可知 Na 和 I 之间的 化学键取决于微粒之间的距离， 离子键和化学键是可以 相互转化的 ， 可见离子键和共价键没有明显界限 ， A 对。 距离一定则键型一定， 不可能既是离子键又是共价 键， B 错。 15. CaCl 2 ［ Cl ］ - Ca 2+ ［ Cl ］ - · · · · ·· ·· · · · · ·· ·· 【解析 】 三个离子核外电子总数为 54 ， 则平均为 18 ， 即均为 18 电子的离子。 16. （ 1 ） H Ｏ Ｎa Ｓ （ ２ ） Na>S>O>H （ 3 ） Na + ［ H ］ - （ ４ ） Na + · S · + Na Na + ［ S ］ 2- Na + · · ·· ·· ·· ·· ·· × × × × 【解析 】 由题意可知 A 、 B 、 C 、 D 分别为 H 、 O 、 Na 、 S 。 17. （ 1 ） Na + ［ N ］ 3- Na + 离子 （ ２ ） < · · · · ·· ·· Na + （ 3 ） 两 Na + ［ Cl ］ - ［ H N H ］ + ［ Cl ］ - · · · · ·· ·· · · · · ·· ·· H H · · · · ·· ·· （ 4 ） Na 3 N+3H 2 O 3NaOH+NH 3 ↑ 18. （ 1 ） O 2 F 2 （ ２ ） 一个共价键 （或一对共用电子） F O O F F — O — O — F · · · · ·· ·· · · · · · · ·· ·· ·· ·· ·· ·· 【解析】 同温同压下， 气体体积比等于分子数之比， 根据原子守恒原理可知分子式为 O 2 F 2 。 在结构式中每一 个短线代表一对共用电子。 实验活动 3 同周期、 同主族元素 性质的递变 1. （ 1 ） ② ④ ① ③ （ ２ ） Mg+2H 2 O △ Mg （ OH ） 2 +H 2 ↑ （ 3 ） Na 、 Mg 、 Al 的金属活动性顺序由左到右依次 减弱 （ 4 ） 减小 增强 减弱 金属活动性 【解析】 （ 1 ） 钠与水反应： 钠的密度比水小， 浮在 水面上， 该反应剧烈， 有声音， 反应放热， 使钠熔成小 球。 反应生成 H 2 ， 推动小球四处游动， 生成 NaOH ， 使 溶液变红。 镁与水反应： 常温下， 反应比较缓慢； 加热 后有比较明显的气泡在镁带表面产生， 滴入酚酞， 溶液 变红。 镁与盐酸反应： 反应剧烈， 有气体产生， 试管变 热。 铝与盐酸反应： 开始时， 铝反应比较缓慢， 铝片上 有轻微气泡产生， 一段时间后， 反应较快， 试管变热。 2. （ 1 ） 同主族 （ 2 ） 试管 胶头滴管 （ 3 ） 氧化性强弱顺序是 Cl 2 ＞Br 2 ＞I 2 （ 4 ） HF＞HCl＞HBr＞HI （ 5 ） 生成淡黄色沉淀 Cl 2 +S 2- S↓+2Cl - 氧化性 Cl 2 ＞S 【解析】 （ 1 ） Cl 、 Br 、 I 是同一主族非金属元素 ， 所以其目的是研究同一主族元素性质递变规律， 故答案 为： 同主族。 （ 2 ） 根据仪器的作用选取仪器， 做实验时用试管盛 放溶液、 用胶头滴管滴加溶液， 所以需要的玻璃仪器是 试管和胶头滴管。 （ 3 ） 根据第一个实验知， 氯气和溴离子发生反应为 Cl 2 +2Br - 2Cl - +Br 2 ， 氯气作氧化剂、 溴是氧化产物， 则 氧化性： Cl 2 ＞Br 2 ； 第二个实验知， 溴和碘离子反应 Br 2 + 2I - 2Br - +I 2 ， 溴是氧化剂、 碘是氧化产物， 则氧化性： Br 2 ＞I 2 。 所以得氧化性强弱顺序是 Cl 2 ＞Br 2 ＞I 2 。 （ 4 ） 元素的非金属性越强， 其气态氢化物的稳定性 越强 ， 非金属性 F＞Cl＞Br＞I ， 则氢化物的稳定性 HF＞ HCl＞HBr＞HI 。 （ 5 ） 氯气具有强氧化性 ， 能将硫离子氧化为硫单 43 （人教版）高中化学必修第一册 质， 自身被还原为氯离子， 离子反应方程式为 Cl 2 +S 2- S↓+2Cl - ， 所以看到的现象是有淡黄色沉淀生成， 氧化 剂是氯气、 氧化产物是 S ， 所以氧化性 Cl 2 ＞S 。 3. （ １ ） 同周期 （ ２ ） 试管 酒精灯 （ ３ ） ①Mg+2H 2 O △ Mg （ OH ） 2 +H 2 ↑ ②Na 2 S+Cl 2 2NaCl+S↓ （ 4 ） 同一周期元素， 金属性随着原子序数增大而减 弱 同一周期元素非金属性随着原子序数增大而增强 【解析】 （ 1 ） 由题目可知， 实验目的为研究同周期 元素性质递变规律。 （ 2 ） 该实验加水加热至沸腾， 则需要酒精灯， 金属 与水、 酸的反应在试管中进行。 （ 3 ） ① 因镁条能和热水反应生成氢氧化镁和氢气， 氢氧化镁是碱， 遇酚酞变红， 所以会看到镁条表面有气 体产生 ， 溶液变成红色 ， 化学方程式为 Mg+2H 2 O △ Mg （ OH ） 2 +H 2 ↑ ， 其对应的现象为 B ； ② 因氯气能将硫 离子氧化为硫： Na 2 S+Cl 2 2NaCl+S↓ ， 硫不溶于水， 为 淡黄色， 所以溶液中产生浅黄色沉淀， 其对应的现象为 E ； ③ 因钠的密度比水小， 与水剧烈反应生成氢气和氢 氧化钠， 氢氧化钠遇酚酞变红， 同时反应放热， 所以钠 浮在水面上， 熔成小球， 四处游动， 发出 “嘶嘶” 声， 随之消失， 溶液变成红色， 其对应的现象为 A ； ④ 因镁 为活泼金属， 与盐酸发生置换反应， 所以剧烈反应， 迅 速产生大量无色气体， 其对应的现象为 C ； ⑤ 铝能与盐 酸反应， 不如镁活泼， 所以反应不十分剧烈， 产生无色 气体， 其对应的现象为 D 。 （ 4 ） 由实验可知： 元素的金属性越强， 对应的金属 单质越活泼， 越易与水或酸反应， 反应越剧烈， 所以由 实验现象可知金属性 Na＞Mg＞Al ， 可利用非金属单质之 间的置换反应比较元素的非金属性强弱， S 2- +Cl 2 2Cl - + S↓ ， 则非金属性 Cl＞S ， 由此得出： 同一周期， 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。 第四章章末测试题 1. B 【解析】 同周期元素原子序数越大， 原子半径 越小。 2. D 【解析】 质子数相同、 中子数不同的原子互为 同位素， A 正确； 同一元素的不同核素质子数相同， B 正确； 质量数 - 质子数 = 中子数， C 正确； 同位素中子数 不同， D 错误。 3. D 【解析】 3 2 He 是质子数为 2 、 质量数为 3 的 He 原子。 4. B 【解析】 原子序数为 12 的是活泼金属 Mg ， 原 子序数为 9 的是活泼非金属 F ， 可形成离子键。 5. A 【解析】 A 选项核外电子数相同， 核电荷数越 大， 微粒半径越小。 B 选项 F 半径最小。 C 、 D 无规律。 6. A 【解析】 A 、 B 是离子化合物， 铵根离子中含有 共价键， A 正确。 7. D 【解析】 ③ 非金属性越强， 阴离子的还原性越 弱。 还原性为 Br - >C - >F - 。 8. D 【解析】 A 选项 HCl 为共价化合物， 其他为离 子化合物； B 选项 Na 2 O 为离子化合物， 其他为共价化 合物； C 选项 H 2 O 为共价化合物， 其他为离子化合物； D 选项均为共价化合物。 9. C 【解析】 碱金属元素随核电荷数递增， 单质的 熔、 沸点递减， 单质的密度递增但 K 反常， 单质的还原 性递增， 与水反应越来越剧烈， 离子的氧化性递减。 10. D 【解析】 最高正价 +｜ 最低负价 ｜=8 ， X 最低负价 为 -3 。 D 正确。 11. B 【解析】 A 选项， 大多数金属的氧化物都可以 生成碱； C 选项， He 外层电子数均为 2 ； D 选项， C 的 中子数不一定是 6 ， 有同位素。 12. D 【解析】 A 选项， 应为最小的； B 选项， 应为 最强的； C 选项， F 没有正价。 13. A 【解析】 B 选项 ， 只要是电中性的微粒 ， 质 子数就与核外电子数相等 ； C 选项 ， 目前最长的周 期含有 32 种元素 ； D 选项 ， 可以比 8 更多 ， 如 PCl 5 ， SF 6 等。 14. D 【解析 】 A 选项 ， 铵盐是离子化合物 ； B 选 项， 离子化合物中也可能含有共价键， 如铵盐、 强碱、 含氧酸盐； C 选项， 共价化合物中的电解质在水中也可 以电离出离子。 15. C 【解析】 A 中 B 、 B 中 H 最外层不满足 8 电子 结构， 少于 8 电子； D 中 P 为 10 电子结构。 16. （ 1 ） H K （ ２ ） Ｋ Ｆ （ ３ ） Ａl （ ４ ） ＨＦ Ｈ Ｆ （ ５ ） Ｋ · · · · ·· ·· 17. （ 1 ） Si Ａr （ ２ ） Ｋ Ｆ （ ３ ） Al 2Al （ ＯＨ ） ３ +３H 2 SO 4 Al 2 （ SO 4 ） 3 +6H 2 O KOH+Al （ OH ） 3 K ［ Al （ OH ） 4 ］ （ 4 ） 取无色溴化钠的水溶液少许于试管中， 加入新 制的氯水， 溶液变橙红色， 说明 Cl 2 的氧化性比 Br 2 强。 18. （ 1 ） 3 １４ ６ Ｃ （ ２ ） ［ Ｈ Ｎ Ｈ ］ + （ ３ ） Ｃl b · · · · ·· ·· H H （ 4 ） H 2 CO 3 H 2 CO 3 是弱酸， 其余都是强酸 实验内容 ① ② ③ ④ ⑤ 实验现象 B E A C D 44