第4章 实验活动3 同周期、同主族元素性质的递变(Word教参)-【精讲精练】2025-2026学年高中化学必修第一册（人教版2019 单选）

[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溶液变橙色，NaI溶液变褐色。 化学方程式：2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2,2NaI＋Cl2===2NaCl＋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NaI溶液变褐色。 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，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＋2H2O===2NaOH＋H2↑、Mg＋2H2O===Mg(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－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。结论：碱性：Mg(OH)2>Al(OH)3；金属性：Mg>Al。综合以上实验可得出：同一主族元素，从上到下，随着原子序数的增加，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，随着原子序数的增加，金属性逐渐减弱，相应的非金属性逐渐增强。 [结果与讨论] 1．实验中所用氯水为什么要用新制的？ 提示：氯水中存在Cl2＋H2OHCl＋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．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。 3．为了比较氯与碳元素的非金属性强弱，可否用盐酸与碳酸钠反应生成了二氧化碳，得出非金属性氯大于碳？原因是什么？ 提示：否，比较非金属性强弱应该比较最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，而盐酸是HCl的水溶液，不是氯元素的最高价氧化物对应水化物的水溶液。 [迁移应用] 1．用下图装置进行实验，将液体A逐滴加入到固体B中，下列叙述不正确的是(　　) A．若A为浓盐酸，B为Na2CO3，C中盛有Na2SiO3溶液，则C中溶液出现白色沉淀，证明酸性：H2CO3>H2SiO3 B．若A为稀硫酸，B为Na2CO3，C中盛有Na2SiO3溶液，则C中溶液出现白色沉淀，证明非金属性：S>C>Si C．若A为浓盐酸，B为KMnO4，C中盛石蕊溶液，则C中溶液先变红后褪色 D．装置D起防止倒吸作用 解析　浓盐酸挥发出的HCl在C中也能与Na2SiO3溶液反应生成白色沉淀，则无法判断H2CO3的酸性一定比H2SiO3强，A错误；生成的CO2气体通入C中，因H2CO3酸性比H2SiO3强，则 C中溶液出现白色沉淀硅酸，证明非金属性：S>C>Si，B正确；浓盐酸与KMnO4反应生成氯气，氯气与水反应生成HCl和HClO，使石蕊溶液先变红后褪色，C正确；装置D为球形干燥管，可以起到防止溶液倒吸的作用，D正确。 答案　A 2．某化学兴趣小组为探究元素性质的递变规律，设计了如下系列实验。 (1)将NaOH溶液与NH4Cl溶液混合生成NH3·H2O，从而验证NaOH的碱性大于NH3·H2O，继而可以验证Na的金属性大于N，你认为此设计是否合理，请说明理由？ 。 (2)根据元素最高价含氧酸的酸性强弱探究元素非金属性递变规律。利用装置图一次性完成N、C、Si三种非金属元素的非金属性强弱比较的实验研究。 ①实验中A选用的物质名称为 ，B中为碳酸钙固体，C选用的物质名称为 ； ②装置B中出现的现象为 ； ③但有同学认为该装置有缺陷，如何改进？ ； (3)继续利用装置图证明非金属性氯大于硫，选择合适药品设计实验。实验室中现有药品Na2S、KMnO4、浓盐酸、MnO2，选择合适药品设计实验验证氯的非金属性大于硫：装置B中所装药品为KMnO4 ，装置B中发生反应的化学方程式为 ，装置C中的实验现象为有淡黄色沉淀生成，离子方程式为 。 解析　(1)将NaOH溶液与NH4Cl溶液混合生成NH3·H2O，可以说明NaOH的碱性大于NH3·H2O，但不能说明Na的金属性大于N，因为要验证金属性的强弱，必须通过比较最高价氧化物所对应的水化物的碱性来进行，而NH3·H2O不是氮元素的最高价氧化物的水化物，所以不合理； (2)①硝酸的酸性强于碳酸，碳酸酸性强于硅酸，最高价氧化物对应水化物酸性越强，则原子的非金属性越强，所以A为稀硝酸，B为碳酸钙或碳酸钡，C为硅酸钠或硅酸钾溶液；②装置B为碳酸钙能和硝酸反应生成二氧化碳、硝酸钙和水，所以装置B中出现的现象是有气泡产生，固体物质逐渐溶解；③因为硝酸具有挥发性，所以应在B、C之间加一个装有碳酸氢钠溶液的洗气瓶，除去挥发出来的硝酸； (3)利用氯气与Na2S的氧化还原反应验证非金属性：Cl>S，则装置A所装药品为浓盐酸，装置B中所装药品为KMnO4，装置B中发生反应的化学方程式为：2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O。C中所装药品应为Na2S溶液，通入Cl2后发生反应为：S2－＋Cl2===S↓＋2Cl－，S为难溶于水的淡黄色固体，所以C中的实验现象为有淡黄色沉淀生成。 答案　(1)不合理，用碱性强弱比较金属性强弱时，一定要用元素的最高价氧化物的水化物的碱性强弱比较，而NH3·H2O不是氮元素的最高价氧化物的水化物，无法比较 (2)①稀硝酸　 硅酸钠或硅酸钾溶液　②有气泡产生，固体物质逐渐溶解　③在B、C之间加一个装有碳酸氢钠溶液的洗气瓶 (3)2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O　 S2－ ＋ Cl2===S↓＋2Cl－ 3．为证明卤族元素的非金属性强弱，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检查)。 已知：溴水呈黄色，溴水颜色随溶液浓度增大而加深。 Ⅰ.实验过程： ①打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。 ②当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。 ③当B中溶液黄色加深时关闭活塞a。 ④…… 请回答： (1)验证氯气氧化性强于碘的实验现象是 。 (2)B中发生反应的离子方程式为 。 (3)为验证溴的氧化性强于碘，过程④的操作和现象分别是 。 (4)过程③的实验目的是 。 (5)结合元素周期表，从原子结构的角度解释氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因： 。 Ⅱ.实验过程中需用到45 mL 1.0 mol·L－1 NaBr溶液。 (6)配制45 mL 1.0 mol·L－1 NaBr溶液需用电子天平称取NaBr固体的质量为 g。 (7)在配制过程中，下列实验操作可能导致配制溶液的物质的量浓度偏高的有 (填字母)。 A．配制前容量瓶洗净未烘干 B．用烧杯溶解NaBr固体后，洗涤烧杯2～3次，洗涤液未转移到容量瓶 C．定容时俯视凹液面 D．摇匀后发现液面下降，又补充蒸馏水至刻度线 解析　验证卤素单质氧化性的相对强弱，装置A：高锰酸钾溶液和浓盐酸反应生成氯化锰、氯化钾、氯气和水，装置A中生成氯气，烧瓶上端湿润的淀粉­KI试纸变蓝色，验证氯气的氧化性强于碘，装置B：装置B中盛有溴化钠，氯气进入装置B中，氯气氧化溴离子为溴单质，溶液呈橙红色，验证氯的氧化性强于溴，氯气有毒，能被氢氧化钠溶液吸收，浸有氢氧化钠溶液的棉花防止氯气污染空气，当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹，为验证溴的氧化性强于碘，实验时应避免氯气的干扰，当B中溶液由黄色变为棕红色时，说明有大量的溴生成，此时应关闭活塞a，否则氯气过量，影响实验结论。 (1)生成的氯气与碘化钾反应生成碘，碘遇淀粉变蓝，答案为：烧瓶上端湿润的淀粉­KI试纸变蓝色；(2)氯元素的非金属性强于溴元素的非金属性，所以B中氯气能和溴化钠反应生成单质溴，反应的离子方程式是Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－；(3)由于C中有单质溴生成，所以要验证溴的氧化性强于碘，过程④的操作为打开活塞b，将C中溶液滴入试管中并关闭活塞b，取下D振荡、静置，生成的碘单质溶于四氯化碳显紫色；(4)Cl2可以将I－氧化为I2，不能让Cl2进入D中，因此过程③的目的是确认C的黄色溶液中无 Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰；(5)根据元素周期律可知，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引能力减弱，得电子能力逐渐减弱；(6)配制45 mL 1.0 mol·L－1 NaBr溶液需要用50 mL容量瓶，NaBr的质量m＝nM＝cVM＝1.0 mol·L－1×0.05 L×103 g·mol－1＝5.15 g，托盘天平只能精确到0.1 g，因此需称量5.2 g NaBr；(7)配制前容量瓶洗净未烘干不影响最终结果，A错误；洗涤液未转移到容量瓶导致NaBr质量减少，故n减小，c减小，B错误；定容时俯视凹液面导致V减小，c变大，C正确；摇匀后发现液面下降，又补充蒸馏水至刻度线导致V增大，c变小，D错误；故选C。 答案　(1)烧瓶上端湿润的淀粉­KI试纸变蓝色 (2)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－ (3)打开活塞b，将C中溶液滴入试管中并关闭活塞b，取下D振荡、静置，四氯化碳层变为紫色 (4)确认C的黄色溶液中无 Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 (5)同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引能力减弱，得电子能力逐渐减弱 (6)5.2 (7)C 学科网（北京）股份有限公司 $