实验活动3 同周期、同主族元素性质的递变-【精彩三年】2024-2025学年高中化学必修1课程探究与巩固Word教参（人教版2019）

实验活动3　同周期、同主族元素性质的递变(见学生用书P115) 【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。 【实验仪器】 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。 【实验药品】 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。 【实验步骤】 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__橙黄色__，NaI溶液呈__黄褐色__。 化学方程式：__2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2__，__2NaI＋Cl2===2NaCl＋I2__。 (2)在点滴板的2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__棕黄色__。化学方程式：__2NaI＋Br2===2NaBr＋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，并滴入3滴酚酞溶液，观察到烧杯中__钠浮在水面上，熔成小球，四处游动并发出“嘶嘶”声__，溶液变__红色__。 化学方程式：__2Na＋2H2O===2NaOH＋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，并滴入3滴酚酞溶液，观察到试管内镁条__无明显变化__，镁条周围溶液__不变色__。用酒精灯加热至沸腾，观察到的现象是__有较多的无色气泡冒出__，溶液变为__浅红色__。 化学方程式：__Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑__。 结论：与水反应的剧烈程度：__Na>Mg__，金属性：__Na>Mg__。镁与热水的反应速率比与冷水大。 (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－1 NaOH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＋2NaOH===Mg(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＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl__，__Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]__。Mg(OH)2不溶于NaOH溶液；Al(OH)3溶于NaOH溶液，显两性，由此可得结论碱性：__Mg(OH)2>Al(OH)3__；金属性：__Mg>Al__。 【实验结论】 综合以上实验可得出：同一主族元素，从上到下，随着核电荷数的增加，非金属性逐渐__减弱__，相应的金属性逐渐__增强__。同一周期元素，从左至右，随着核电荷数的增加，金属性逐渐__减弱__，相应的非金属性逐渐__增强__。 【问题和讨论】 1．实验中所用的氯水为什么要用新制的？ 【答案】氯水中存在反应：Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO，随着HClO的不断分解，会使更多的Cl2与水反应，最终导致久置的氯水变为稀盐酸，没有氯气分子。 2．通过上面的两组实验，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？ 【答案】结构决定性质，同周期或同主族的原子半径呈现周期性变化，故元素的性质也呈现周期性变化。 1．某实验小组利用点滴板实验来探究卤素单质的氧化性顺序，下列关于该实验的说法正确的是(　C　) A．孔穴4中的溶液呈浅黄绿色 B．孔穴2中的溶液反应后与孔穴3颜色相近 C．孔穴3、4中的溶液仅用作对比 D．仅由上述实验现象无法得出Cl2、Br2、I2的氧化性强弱顺序 【解析】溴水为橙黄色，所以孔穴4中的溶液呈橙黄色，A错误；孔穴2中的溴与KI反应生成碘单质，碘水为黄褐色，孔穴3中新制氯水呈黄绿色，颜色不相近，B错误；孔穴3、4中的溶液分别为氯水、溴水，可用于与孔穴1、2进行对比，因此孔穴3、4中的溶液仅用作对比，C正确；孔穴1中氯气能置换出溴，氧化性：Cl2>Br2，孔穴2中溴能置换出碘，氧化性：Br2>I2，则氧化性：Cl2>Br2>I2，因此题述实验现象可以得出Cl2、Br2、I2的氧化性强弱顺序，D错误。 2．2024·东海中学高一下列实验或事实能证明相应结论的是(　D　) A．实验Ⅰ可验证金属性：Al>Mg B．实验Ⅱ可验证金属性：Cu>Al C．实验Ⅲ可验证非金属性：Cl>Br>I D．实验Ⅳ可验证非金属性：Cl>C>Si 【解析】验证元素金属性的强弱，可由金属单质与酸反应置换出氢气的难易程度来判断，而不是与NaOH溶液反应，A项错误；Al的金属性强于Cu，B项错误；Cl2与NaBr溶液反应，使左侧棉球变为橙黄色，未反应的Cl2可继续与KI溶液反应置换出I2，使右侧棉球变为蓝色，能证明非金属性：Cl>Br、Cl>I，但不能证明非金属性：Br>I，C项错误；实验Ⅳ可证明酸性：HClO4>H2CO3>H2SiO3，这三种酸为Cl、C、Si的最高价氧化物对应的水化物，故能验证非金属性：Cl>C>Si，D项正确。 3．2024·诸暨中学高一某同学为了验证元素周期律相关的结论，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象。 实验方案 实验现象 ①将氯气通入Na2S溶液中 有淡黄色固体(S)生成 ②将一小块金属镁用砂纸磨去表面的氧化膜后，放入试管中，加入2 mL水，观察现象，记录为现象Ⅰ，过一会儿，加热试管至液体沸腾，观察现象，记录为现象Ⅱ 现象Ⅰ ：无明显变化 现象Ⅱ：金属镁逐渐溶解，有气体生成 ③将溴水滴入NaI溶液中，充分反应后加入淀粉溶液 溶液变蓝 ④将一小块金属钠放入冷水中 钠浮在水面上，熔成小球，四处游动，逐渐消失 回答下列问题。 (1)实验①相关反应的离子方程式为__S2－＋Cl2===2Cl－＋S↓__。由实验①可知，Cl、S的非金属性由强到弱的顺序为__Cl＞S__(用元素符号表示，下同)。由实验③可知，Br、I的非金属性由强到弱的顺序为__Br＞I__。 (2)由实验②和实验④知，碱性：NaOH__＞__(填“＞”或“＜”)Mg(OH)2。 (3)实验结论：同主族元素自上而下，元素的非金属性逐渐__减弱__(填“增强”或“减弱”，下同)；同周期元素，随核电荷数逐渐增大，金属性逐渐__减弱__，非金属性逐渐__增强__。由此可知：H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性由强到弱的顺序为__HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3__；常见氢化物NH3、H2O、HF、H2S中稳定性最强的是__HF__(填化学式)。 【解析】(1)实验①将氯气通入Na2S溶液中，氯气将S2－氧化成硫单质，离子方程式为S2－＋Cl2===2Cl－＋S↓，单质氧化性越强，元素非金属性越强，故非金属性：Cl＞S；实验③将溴水滴入NaI溶液中，充分反应后加入淀粉溶液，溶液变蓝，说明Br2将I－氧化成I2，故非金属性：Br＞I；(2)实验②现象可以表明Mg与冷水不反应，与热水反应，实验④Na与冷水剧烈反应，由实验②和实验④中反应的剧烈程度可知，Na与水反应比Mg与水反应更剧烈，则金属性：Mg＜Na，由此可知，碱性：NaOH＞Mg(OH)2；(3)由实验分析可知，非金属性：Br＞I，由此得出同主族元素自上而下，元素的非金属性逐渐减弱；同周期元素金属性：Mg＜Na，随核电荷数逐渐增大，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；同周期元素随核电荷数逐渐增大，非金属性逐渐增强，非金属性：Si＜P＜S＜Cl，非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，故酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3；F的非金属性最强，元素的非金属性越强，简单氢化物越稳定，故稳定性最强的是HF。 学科网（北京）股份有限公司 $$