【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、氨水、2 mol·L-1 NaOH溶液、盐酸、酚酞溶液、蒸馏水。
【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：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______。
化学方程式：2NaI＋Br2===2NaBr＋I2。
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：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，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2 mol·L-1 NaOH溶液直至过量，观察到的现象是____________。
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2 mol·L-1 NaOH溶液直至过量，观察到的现象是______________________________。
化学方程式：
===＋NaOH===Na[Al(OH)4]。
结论：Mg(OH)2不溶于NaOH溶液；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________。同一周期主族元素，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？
【针对训练】
1．下列各组物质性质比较不正确的是( )
A．酸性强弱：HClO4＜HBrO4＜HIO4
B．碱性强弱：Mg(OH)2＜NaOH＜KOH
C．还原性：Al＜Mg＜Na
D．单质与氢气化合由易到难的顺序：Cl2、S、P、Si
2．根据元素周期律，由下列事实进行归纳推测，推测不合理的是( )
选项 事实 推测
A 12Mg与水反应缓慢，20Ca与水反应较快 56Ba(ⅡA)与水反应会更快
B Si是半导体材料，同族的Ge也是半导体材料 ⅣA族的元素都是半导体材料
C HCl在1 500 ℃时分解，HI在230 ℃时分解 HBr的分解温度介于二者之间
D Si与H2高温时反应，S与H2加热能反应 P与H2在高温时能反应
3．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______________________________________
_____________________________________________________________________。
由实验①可知，Cl、S的非金属性强弱关系为__________。由实验③可知，Br、I的非金属性强弱关系为__________。
(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__________(填“增强”或“减弱”，下同)；同周期主族元素从左到右，原子序数逐渐增大，金属性逐渐__________，非金属性逐渐__________。
(4)H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性由强到弱的顺序为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)常见氢化物NH3、H2O、HF、H2S中稳定性最强的是__________。
4．甲同学拟通过实验探究同主族元素性质的递变规律。其设计的实验方案如下，请你帮他填写完整，并做出评价。
实验室提供的试剂：NaBr溶液、NaI溶液、新制的氯水
(1)探究同主族元素性质的递变规律。
①写出下列实验报告中的实验现象和离子方程式。
实验步骤 实验现象 实验结论及离子方程式
甲： _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 乙： _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 离子方程式 甲： _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 乙： _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 结论：卤素单质的氧化性由强到弱的顺序为Cl2＞Br2＞I2
②[评价]甲同学设计的实验方案的合理性是______(填字母)。
A．非常合理 B．部分合理 C．完全不合理
③[补充和完善]上一题②中若选A，则此项不用再作答，若选B或C，则完成实验还需要的试剂是________。
(2)下表是元素周期表中主族元素的一部分，短周期元素X的最高正化合价是＋5价，Y的单质可在空气中燃烧。
W X Y
Z
请回答下列问题：
①写出Z的原子结构示意图： __________________________________________。
②由C、O和Y三种元素组成的化合物COY中，所有原子的最外层都满足8电子结构。写出该化合物的电子式： _______________________________________。
2 / 5【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、氨水、2 mol·L-1 NaOH溶液、盐酸、酚酞溶液、蒸馏水。
【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，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，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2 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2 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：
===＋NaOH===Na[Al(OH)4]。
结论：Mg(OH)2不溶于NaOH溶液；溶于NaOH溶液，显两性。
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，金属性逐渐增强。同一周期主族元素，从左至右，随着原子序数的增加，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
【问题和讨论】
1．实验中所用氯水为什么要用新制的？
提示：氯水中存在反应：Cl2＋H2O HCl＋HClO，氯水久置，HClO会发生分解生成HCl和O2，会使更多的Cl2与水反应，最终久置的氯水会变为稀盐酸。
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．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？
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。
【针对训练】
1．下列各组物质性质比较不正确的是( )
A．酸性强弱：HClO4＜HBrO4＜HIO4
B．碱性强弱：Mg(OH)2＜NaOH＜KOH
C．还原性：Al＜Mg＜Na
D．单质与氢气化合由易到难的顺序：Cl2、S、P、Si
A [HClO4、HBrO4、HIO4均为非金属元素最高价氧化物对应的水化物，因非金属性：Cl>Br>I，故酸性：HClO4>HBrO4>HIO4，故A错误；因金属性：K>Na>Mg，故其最高价氧化物对应水化物的碱性：Mg(OH)2＜NaOH＜KOH，故B正确；Al、Mg、Na为同周期主族元素，根据元素周期律可知，还原性：Al＜Mg＜Na，故C正确；Cl、S、P、Si为同周期主族元素，根据元素周期律可知，非金属性：Cl>S>P>Si，故其单质与氢气化合由易到难的顺序：Cl2、S、P、Si，故D正确。]
2．根据元素周期律，由下列事实进行归纳推测，推测不合理的是( )
选项 事实 推测
A 12Mg与水反应缓慢，20Ca与水反应较快 56Ba(ⅡA)与水反应会更快
B Si是半导体材料，同族的Ge也是半导体材料 ⅣA族的元素都是半导体材料
C HCl在1 500 ℃时分解，HI在230 ℃时分解 HBr的分解温度介于二者之间
D Si与H2高温时反应，S与H2加热能反应 P与H2在高温时能反应
B [同主族元素从上到下元素的金属性逐渐增强，元素的金属性：Ba＞Ca＞Mg，故可根据Ca与水反应较快推知Ba与水反应会更快，A正确；半导体材料通常位于元素周期表中金属元素和非金属元素的分界处，Si和Ge处于金属和非金属分界线处，能作半导体，而C和Pb不能作半导体，所以第ⅣA族元素并不都是半导体材料，B错误；同主族元素从上到下元素的非金属性逐渐减弱，元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强。元素的非金属性：Cl＞Br＞I，所以HBr的稳定性介于HCl、HI之间，其分解温度介于二者之间，C正确；同周期主族元素的非金属性从左到右逐渐增强，元素的非金属性越强，其单质与H2化合就越容易，元素的非金属性：S＞P＞Si，所以可根据Si与H2高温时反应，S与H2加热能反应推知P与H2在高温时能反应，D正确。]
3．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______________________________________
_____________________________________________________________________。
由实验①可知，Cl、S的非金属性强弱关系为__________。由实验③可知，Br、I的非金属性强弱关系为__________。
(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__________(填“增强”或“减弱”，下同)；同周期主族元素从左到右，原子序数逐渐增大，金属性逐渐__________，非金属性逐渐__________。
(4)H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性由强到弱的顺序为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)常见氢化物NH3、H2O、HF、H2S中稳定性最强的是__________。
[解析] (1)实验①将Cl2通入Na2S溶液中，Cl2将S2-氧化为S单质，其离子方程式为S2-＋Cl2===2Cl－＋S↓，由此可判断氧化性：Cl2>S，则元素的非金属性：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，说明溴将I－氧化成I2，故非金属性：Br>I。(2)实验②现象表明Mg与冷水反应无明显现象，与热水反应时金属镁逐渐溶解，并有气体生成，实验④中Na与冷水剧烈反应，可判断金属性：Mg
Mg(OH)2。(3)结合题中实验分析可知，同主族元素自上而下，元素的非金属性逐渐减弱；同周期主族元素从左到右，原子序数逐渐增大，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。(4)根据非金属性：SiH2SO4>H3PO4>H2SiO3。(5)由非金属性：F>O>N>S可知，HF的稳定性最强。
[答案] (1)S2-＋Cl2===2Cl－＋S↓ Cl>S Br>I (2)> (3)减弱 减弱 增强 (4)HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3 (5)HF
4．甲同学拟通过实验探究同主族元素性质的递变规律。其设计的实验方案如下，请你帮他填写完整，并做出评价。
实验室提供的试剂：NaBr溶液、NaI溶液、新制的氯水
(1)探究同主族元素性质的递变规律。
①写出下列实验报告中的实验现象和离子方程式。
实验步骤 实验现象 实验结论及离子方程式
甲： _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 乙： _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 离子方程式 甲： _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 乙： _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 结论：卤素单质的氧化性由强到弱的顺序为Cl2＞Br2＞I2
②[评价]甲同学设计的实验方案的合理性是______(填字母)。
A．非常合理 B．部分合理 C．完全不合理
③[补充和完善]上一题②中若选A，则此项不用再作答，若选B或C，则完成实验还需要的试剂是________。
(2)下表是元素周期表中主族元素的一部分，短周期元素X的最高正化合价是＋5价，Y的单质可在空气中燃烧。
W X Y
Z
请回答下列问题：
①写出Z的原子结构示意图： __________________________________________。
②由C、O和Y三种元素组成的化合物COY中，所有原子的最外层都满足8电子结构。写出该化合物的电子式： _______________________________________。
[解析] (1)氯气氧化性强于溴和碘，所以氯气能置换出溴和碘；向溴化钠溶液中滴加氯水证明氧化性：Cl2＞Br2，向碘化钠溶液中滴加氯水证明氧化性：Cl2＞I2；需要补充实验证明氧化性：Br2＞I2。(2)短周期元素X的最高正化合价是＋5价，说明X是第ⅤA族元素，根据元素周期表，Y是第ⅥA族元素，Y的单质可在空气中燃烧，所以Y是S元素，则W、X、Z分别是Si、P、Se。
[答案] (1)①溶液由无色变为橙色 溶液由无色变为褐色 2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ ②B ③溴水 (2)①②
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