2023-2024学年（人教版2019）高中化学必修1第四章　第三节　实验活动3　同周期、同主族元素性质的递变 学案 （含答案）

实验活动3　同周期、同主族元素性质的递变
【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－1 NaOH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________________，NaI溶液______________。
化学方程式：
______________________________________________________________________________，
______________________________________________________________________________。
(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______________________________________________________。
化学方程式：_______________________________________________________________。
结论：卤素单质的氧化性：____________________________________________________。
卤族元素的非金属性：________________________________________________________。
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，向盛有冷水的试管中加入一小块已用砂纸打磨好的镁条，并分别向烧杯和试管中滴入3滴酚酞溶液，观察到烧杯中钠____________，______________，__________________，________________，溶液变________，试管内镁条表面产生________________，镁条周围溶液变为________。
化学方程式：__________________________________________________________________。
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，观察到的现象是________________，溶液变为_____________________。
结论：与水反应的剧烈程度：______，金属性：______。镁与热水反应比与冷水反应快。
(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______________________________________________________________________。
化学方程式：__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
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____________________________________________________________________。
化学方程式：__________________________________________________________________，
_____________________________________________________________________________。
结论：Mg(OH)2不溶于NaOH溶液；Al(OH)3溶于NaOH溶液，显两性。
碱性：________________；金属性_______________________________________________。
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____________，金属性______________。 同一周期元素，从左至右，随着原子序数的增加，金属性__________，非金属性___________________________________________________。
【问题和讨论】
1．实验中所用氯水为什么要用新制的？
__
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？
3．为了比较氯元素与碳元素的非金属性强弱，可否用盐酸与碳酸钠反应生成二氧化碳，得出非金属性氯大于碳？原因是什么？
4．把一小块钠投入到氯化镁溶液中，钠并不能置换出镁，能否说明钠元素的金属性不如镁？
1．(2023·广州质检)根据原子结构及元素周期律的知识，下列推断正确的是(　　)
A．同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱
B．核外电子排布相同的微粒化学性质也相同
C．S2－、Cl－、K＋、Ca2＋半径逐渐增大
D.Cl与Cl得电子能力相同
2．将甲、乙两种金属的性质相比较，已知：①甲与H2O反应比乙与H2O反应剧烈；②单质甲能从乙的盐溶液中置换出单质乙；③甲的最高价氧化物对应的水化物碱性比乙的最高价氧化物对应的水化物碱性强；④与某非金属反应时甲原子失电子数目比乙原子失电子数目多；⑤甲单质的熔、沸点比乙的低；⑥高价阳离子氧化性甲比乙弱。能说明甲的金属性比乙强的是(　　)
A．①④ B．①②③⑥
C．③⑤ D．①②③④⑤
3．中学化学中很多“规律”都可以类推，下列根据有关“规律”推出的结论正确的是(　　)
A．Na在空气中燃烧会生成Na2O2，故Li在空气中燃烧也会生成Li2O2
B．浓硫酸可以干燥HCl气体，故也可用浓硫酸干燥HI气体
C．硅是半导体材料，故同族的锗也是半导体材料
D．卤素单质随核电荷数的增加熔点升高，故碱金属单质的熔点也随核电荷数的增加而升高
4．(2022·济南月考)某化学课外活动小组为了验证元素化学性质的递变规律，进行如下实验探究。
Ⅰ.探究1：验证同周期X、Y、Z三种元素金属性递变规律
实验内容 实验现象
各取1.0 g金属X和金属Z，分别加入到5 mL水中 金属X与水反应比金属Z剧烈
各取1.0 g的金属Z和金属Y(形状相同)，分别加入到5 mL 1.0 mol·L－1盐酸中 金属Z与盐酸反应比金属Y剧烈
通过实验验证三种元素金属性由强到弱的顺序是__________，则下列判断正确的是________(填字母)。
A．原子序数：Y＞Z＞X
B．原子的最外层电子数：X＞Y＞Z
C．原子半径：Y＞Z＞X
D．Y的最高价氧化物对应水化物的碱性最强
Ⅱ.探究2：验证氯元素的非金属性比硫元素的非金属性强，设计如下实验：
(1)装置A中盛放的试剂是______(填字母)，反应的化学方程式是____________________
___________________________________________________________________________。
A．Na2SO3溶液 B．Na2S溶液
C．Na2SO4溶液
(2)下列不能用于验证氯元素比硫元素非金属性强的依据为______(填字母)。
A．HCl比H2S稳定
B．HClO氧化性比H2SO4强
C．HClO4酸性比H2SO4强
D．铁与Cl2反应生成FeCl3，而硫与铁反应生成FeS
(3)若要验证非金属性：Cl＞I，装置A中加入淀粉碘化钾混合溶液，观察到装置A中溶液____________的现象，即可证明。用原子结构理论解释非金属性Cl＞I的原因：同主族元素从上到下，____________________________________。
实验活动3　同周期、同主族元素性质的递变
实验步骤
1．(1)变橙黄色　变棕褐色　2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2　2NaI＋Cl2===2NaCl＋I2　(2)变褐色
2NaI＋Br2===2NaBr＋I2　Cl2>Br2>I2　Cl>Br>I
2．(1)①浮在水面上　熔成小球　四处游动　发出响声　红色　少量气泡　浅红色　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
②有较多的无色气泡冒出　浅红色　Na>Mg　Na>Mg
(2)①产生白色沉淀　MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl
②先产生白色沉淀，后白色沉淀溶解　AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl　Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]　Mg(OH)2>Al(OH)3　Mg>Al　逐渐减弱　逐渐增强　逐渐减弱　逐渐增强
问题和讨论
1．氯水中存在反应：Cl2＋H2O??HCl＋HClO，氯水久置，HClO会发生分解，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．结构决定性质，同周期或同主族元素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．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。
4．钠投入到氯化镁溶液中，首先和水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH和MgCl2反应生成Mg(OH)2沉淀，不能说明Na的金属性不如Mg。
跟踪训练
1．D　[同主族元素最高价含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱，A项错误；核外电子排布相同的微粒化学性质不一定相同，如Cl－、S2－的还原性不同，B项错误；电子层数相同的离子的离子半径，原子序数小的半径大，则S2－、Cl－、K＋、Ca2＋半径逐渐减小，C项错误；Cl与Cl核外电子排布相同，所以得电子能力相同，D项正确。]
2．B　[元素的金属性越强，其与水反应越剧烈，甲与H2O反应比乙与H2O反应剧烈，说明甲的金属性强于乙，故①正确；较活泼金属能置换出较不活泼金属，单质甲能从乙的盐溶液中置换出单质乙，说明甲的还原性强于乙，则金属性甲强于乙，故②正确；元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物碱性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性甲比乙强，说明甲的金属性强于乙，故③正确；金属性强弱与失电子难易程度有关，与失电子多少无关，与单质的熔、沸点高低无关，故④、⑤错误；元素的金属性越强，高价阳离子的氧化性越弱，高价阳离子氧化性甲比乙弱，说明金属性甲比乙强，故⑥正确。]
3．C
4．Ⅰ.X＞Z＞Y　A　Ⅱ.(1)B　Cl2＋Na2S===2NaCl＋S↓　(2)B　(3)变蓝　原子半径递增，得电子能力递减
解析　Ⅰ.金属X与水反应比金属Z剧烈，说明X的金属性强于Z；金属Z与盐酸反应比金属Y剧烈，可说明金属性Z强于Y，则金属性：X＞Z＞Y。同周期元素从左到右，元素的金属性逐渐减弱，则原子序数：Y＞Z＞X，故A正确；原子序数：Y＞Z＞X，则原子的最外层电子数：Y＞Z＞X，故B错误；同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径：X＞Z＞Y，故C错误；金属性：X＞Z＞Y，则X的最高价氧化物对应水化物的碱性最强，故D错误。Ⅱ.(1)装置A中盛放的试剂是Na2S溶液，发生反应：Cl2＋Na2S===2NaCl＋S↓，可证明Cl的非金属性比S强。(2)HCl比H2S稳定，可说明Cl的非金属性强，故A正确；比较非金属性，应根据最高价氧化物对应水化物的酸性，不能根据氧化性强弱比较，故B错误；HClO4酸性比H2SO4强，可说明Cl的非金属性比S强，故C正确；铁与Cl2反应生成FeCl3，而硫与铁反应生成FeS，说明氯气的氧化性较强，则Cl元素的非金属性比S强，故D正确。(3)若要验证非金属性：Cl＞I，向装置A中加入淀粉碘化钾混合溶液，观察到装置A中溶液变蓝的现象，即可证明Cl2氧化性比I强，用原子结构理论解释非金属性Cl＞I的原因：同主族元素从上到下，原子半径递增，得电子能力递减。