第四章++實驗活動3：同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變+高一上學期化學人教版（2019）必修第一冊+

實驗活動3：同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變1.加深對同周期、同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律的認識。2.體會元素周期表和元素周期律在學習元素化合物知識中的重要作用。1.能從原子結(jié)構(gòu)視角說明元素的性質(zhì)和規(guī)律。（宏觀辨識與微觀探析）2.能通過實驗探究物質(zhì)的性質(zhì)和變化規(guī)律，能提出有意義的實驗探究問題，根據(jù)已有經(jīng)驗和資料做出預測和假設。（科學探究和創(chuàng)新意識）【實驗用品】

試管、試管夾、試管架、量筒、膠頭滴管、酒精燈、白色點滴板、鑷子、砂紙、火柴。鎂條、新制氯水、溴水、NaBr溶液、NaI溶液、MgCl2溶液、AlCl3溶液、1mol·L-1NaOH溶液、酚酞溶液結(jié)構(gòu)預測性質(zhì)【思考與討論】1.回顧氯、溴、碘的原子結(jié)構(gòu)，他們有什么相似性和遞變性？【提示】相似性：由于鹵素原子結(jié)構(gòu)最外層電子數(shù)為7遞變性：核電荷數(shù)逐漸增大，核外電子層數(shù)增多,原子半徑增大。2.由他們結(jié)構(gòu)的相似性和遞變性可以預測元素有什么性質(zhì)？【提示】核電荷數(shù)逐漸增大,核外電子層數(shù)增多,原子半徑增大,原子核對最外層電子吸引力減小，原子失電子能力增強，得電子能力減弱，即非金屬性減弱。

【實驗步驟】1.同主族元素性質(zhì)的遞變(1)在點滴板的3個孔穴中分別滴入3滴NaBr溶液、NaI溶液和新制的氯水,然后向NaBr溶液和NaI溶液各滴入3滴新制的氯水,觀察顏色變化，并與氯水的顏色進行比較。寫出反應的化學方程式?！緦嶒灛F(xiàn)象】NaBr溶液中滴加氯水，溶液顏色由無色變?yōu)槌燃t色；NaI溶液中滴加氯水，溶液顏色由無色變?yōu)樽丶t色；三個孔穴分別呈現(xiàn)氯水（黃綠色）、溴水（橙紅色）、碘水（棕紅色）的顏色。

化學方程式：2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2

2NaI+Cl2=2NaCl+I2【實驗結(jié)論】非金屬性：Cl2>Br2Cl2>I2（2）.在點滴板的兩個孔穴中分別滴入3滴NaI溶液和溴水，然后向NaI溶液中滴入3滴溴水.觀察顏色變化，并與溴水的顏色進行比較。寫出反應的化學方程式?！緦嶒灛F(xiàn)象】NaI溶液中滴加溴水,溶液顏色由無色變?yōu)樽丶t色化學方程式：2NaI+Br2=2NaBr+I2【實驗結(jié)論】非金屬性：Br2>I2【得出結(jié)論】

鹵素單質(zhì)的氧化性：Cl2>Br2>I2【思考與討論】實驗中所用氯水為什么要用新制的?同主族元素從上到下金屬性漸強,非金屬性漸弱-------性質(zhì)具有相似性和遞變性與NaBr溶液、NaI溶液反應的物質(zhì)是氯水中的氯氣,久置氯水會變?yōu)橄←}酸。

【思考與討論】從原子結(jié)構(gòu)角度分析，電子層數(shù)相同、最外層電子數(shù)不斷增加的同周期元素，化學性質(zhì)上有什么遞變規(guī)律？以第三周期元素為例。【提示】第三周期元素從左到右金屬性減弱，非金屬性增強；單質(zhì)還原性減弱，氧化性增強。2.同周期元素性質(zhì)的遞變(1)通過鈉、鎂與水的反應，比較鈉和鎂的金屬性強弱。①回憶鈉與水反應的實驗，寫出反應現(xiàn)象和化學方程式。【提示】【實驗現(xiàn)象】鈉熔成小球,浮于水面,四處游動,有“嘶嘶”的響聲,反應后溶液加酚酞變紅。化學方程式：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑②設計實驗，比較鎂與冷水、熱水的反應，觀察并記錄現(xiàn)象?！咎崾尽竣儆蒙凹埓蚰サ翩V條表面的氧化物,加入盛有少量冷水的試管中，并置于試管架上,并向試管中滴入3滴酚酞溶液,觀察現(xiàn)象。②向一支試管加入少量冷水,并加入一小塊已用砂紙打磨好的鎂條,用酒精燈加熱至沸騰,滴入3滴酚酞溶液,然后觀察現(xiàn)象。并與實驗①中鎂與冷水反應對照。【實驗現(xiàn)象】鎂與冷水微弱反應，有氣泡生成，滴加酚酞不變色；加熱至沸騰后,有較多的無色氣泡冒出,滴加酚酞溶液變?yōu)榉奂t色?；瘜W方程式：Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑（冷水）Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑△====【實驗結(jié)論】鈉、鎂均能與水反應,鈉比鎂活潑,

金屬性:Na>Mg。（2）設計實驗，通過MgCl2、AlCl3與堿的反應，比較Mg(OH)2、Al(OH)3的堿性強弱，以此說明鎂和鋁的金屬性強弱。①向一支試管中加入少量MgCl2溶液,然后逐滴滴加1mol/LNaOH溶液直至過量,觀察現(xiàn)象。【實驗現(xiàn)象】產(chǎn)生白色沉淀。②向另一支試管中加入少量AlCl3溶液,然后逐滴滴加1mol/LNaOH溶液直至過量,觀察現(xiàn)象?！緦嶒灛F(xiàn)象】先產(chǎn)生白色沉淀,后白色沉淀溶解?！净瘜W方程式】①MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl②AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaClAl(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]

【實驗結(jié)論】Mg(OH)2不溶于NaOH溶液;Al(OH)3溶于NaOH溶液,顯示兩性,故堿性:Mg(OH)2>Al(OH)3。證明金屬性:Mg>Al。【綜上】金屬性：Na>Mg>Al【實驗反思】問題1:如何設計實驗證明同主族的鈉、鉀元素的金屬性強弱?【提示】將豆粒大小的鈉塊、鉀塊分別放入盛有水的燒杯中,鉀與水反應比鈉與水反應劇烈,則鉀的還原性強于鈉,從而得出金屬性:K>Na。(其他合理方法均可)問題2:如何設計實驗證明同周期的硫、氯元素的非金屬性強弱?【提示】可利用單質(zhì)間的置換反應進行比較,將氯氣通入Na2S溶液中,產(chǎn)生淡黃色渾濁,發(fā)生反應:Cl2+Na2S=2NaCl+S↓,則單質(zhì)的氧化性:Cl2>S,從而得出非金屬性:Cl>S。(其他合理方法均可)【提示】同周期,從左到右,主族元素的金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強;同主族,從上到下,元素的金屬性逐漸增強,非金屬性逐漸減弱。【思考與討論】1.通過上面兩組實驗,你能得出什么結(jié)論？【提示】結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),同周期或同主族的原子半徑呈現(xiàn)周期性變化,故元素的性質(zhì)也呈現(xiàn)周期性變化。2.你對原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系及與元素周期律（表）有什么新的認識？主族元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律內(nèi)容同周期（從左到右）同主族（從上到下）原子結(jié)構(gòu)電子層數(shù)最外層電子數(shù)

原子半徑元素的性質(zhì)得電子能力失電子能力金屬性非金屬性主要化合價相同依次增加依次增加1個相同逐漸減小逐漸增大逐漸增強逐漸減弱逐漸減弱逐漸增強逐漸減弱逐漸增強逐漸增強逐漸減弱最高正價：+1→+7最低負價：主族序數(shù)-8最高正價數(shù)=主族序數(shù)（O、F除外）內(nèi)容同周期（從左到右）同主族（從上到下）最高價氧化物對應水化物的酸堿性非金屬元素氣態(tài)氫化物的形成及穩(wěn)定性氣態(tài)氫化物的還原性酸性逐漸增強堿性逐漸減弱酸性逐漸減弱堿性逐漸增強氣態(tài)氫化物的形成越來越易，其穩(wěn)定性逐漸增強氣態(tài)氫化物形成越來越難，其穩(wěn)定性逐漸減弱逐漸減弱逐漸增強1.有三種金屬元素a、b、c，在相同條件下,b的最高價氧化物對應的水化物的堿性比a的最高價氧化物對應的水化物的堿性強；a可以從c的鹽溶液中置換出c。則這三種金屬元素的金屬性由強到弱的順序是（）A.b、c、aB.a、b、cC.b、a、c D.c、b、a【解析】

b的最高價氧化物對應的水化物的堿性比a的強,則金屬性:b>a；a可以從c的鹽溶液中置換出c，則金屬性：a>c，從而可得金屬性：b>a>c。C2.下列實驗不能作為判斷依據(jù)的是（）A.鈉和鎂分別與冷水反應的劇烈程度:判斷鈉和鎂金屬性強弱B.鐵投入CuSO4溶液中,能置換出銅,鈉投入CuSO4溶液中不能置換出

銅:判斷鈉與鐵的金屬活動性強弱C.硅酸鈉溶液中通入CO2產(chǎn)生白色沉淀:判斷碳酸與硅酸的酸性強弱D.Br2和I2分別與H2反應的難易:判斷溴與碘的非金屬性強弱B【解析】

根據(jù)鈉和鎂分別與冷水反應的劇烈程度判斷鈉和鎂的金屬性強弱，反應越劇烈，對應元素的金屬性越強，A正確。鈉是非?；顫姷慕饘伲度隒uSO4溶液中與水反應，不能置換出銅，并非鈉的活潑性比銅弱，B錯誤。Na2SiO3溶液中通入CO2產(chǎn)生白色沉淀，該沉淀為H2SiO3，根據(jù)酸與鹽發(fā)生復分解反應的規(guī)律——“強酸制取弱酸”可知，H2CO3的酸性強于H2SiO3，C正確。Br2與H2反應比I2與H2反應更容易,則Br的非金屬性比I強，D正確。3.下關(guān)于堿金屬元素銫及其化合物的以下各種說法中不正確的是（）A.氫氧化銫是一種強堿，比KOH的堿性強B.銫與水或酸溶液反應劇烈，都生成氫氣C.Cs的還原性比Na強，故Na+的氧化性大于Cs