第四章 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·L1NaOH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溶液呈橙色，NaI溶液呈褐色。 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淀，后白色沉淀溶解。

化学方程式：AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，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。

－1 －1

－

NaOH溶液直至过量，观察到的现象是产生白色沉

NaOH溶液直至过量，观察的现象是先产生白色沉【问题和讨论】

1．实验中所用氯水为什么要用新制的？

答案 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？

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。

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？

答案 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。

1．(2019·济宁高一期末)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

答案 A 解析 HClO4、HBrO4、HIO4均为非金属元素最高价氧化物对应水化物的酸，因非金属性：Cl>Br>I，故酸性：HClO4>HBrO4>HIO4，故A符合题意；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不符合题意；Al、Mg、Na为同周期元素，根据元素周期律可知，还原性：Al＜Mg＜Na，故C不符合题意；Cl、S、P、Si为同周期元素，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不符合题意。

2．(2019·哈尔滨尚志中学期中)为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某学习小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。

实验过程：

Ⅰ. 打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。 Ⅱ. 当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。 Ⅲ. 当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a。 Ⅳ.…… 回答问题：

(1)A中产生黄绿色气体，实验室在加热条件下制取该气体的离子方程式为________________ _______________________________________________________________________________。 (2)验证氯气的氧化性强于碘单质的实验现象是______________________________________。 (3)C中溶液发生反应的离子方程式是_______________________________________________。

(4)过程Ⅲ实验的目的：甲同学认为试管B的作用就是吸收尾气，防止多余Cl2污染空气，因此B中盛装的最佳试剂应该为_____________________________________________________。

乙同学经分析认为，B中溶液由黄色变为棕红色，发生反应为Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，以此说明C中________，从而得出D中氧化I的氧化剂必为________，因此B装置是必不可少的。

(5)过程Ⅳ为：打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下试管D振荡，静置，观察到的现象为_________________________________________________________________，发生反应的离子方程式为_________________________________________________________。

(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的本质原因：同主族元素从上到下________，得电子能力逐渐减弱。 答案 (1)MnO2＋4H＋2Cl =====Mn2＋Cl2↑＋2H2O (2)淀粉-KI试纸变蓝

(3)Cl2＋2Br===Br2＋2Cl (4)氢氧化钠溶液 无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 Br2 (5)CCl4层溶液变为紫红色 Br2＋2I===I2＋2Br (6)原子半径逐渐增大

3．(2019·北京101中学期中)金属Na、Mg、Al有广泛的应用。

(1)Al在元素周期表中的位置是____________________________________________________。

(2)金属镁可以用来生产金属铀(元素符号是U)：UF4＋2Mg=====U＋2MgF2，该反应中，作为还原剂的物质是______________________(填化学式，下同)，被还原的物质是____________。 (3)为比较Na、Mg、Al的金属性，进行了如下实验(金属固体的表面积都相同)：

实验1 实验2 高温

－

－

－

－

＋

－

－

△

＋

钠与水反应剧烈，镁与水反应缓慢 镁与盐酸反应剧烈，铝与盐酸反应缓慢 由实验1和实验2得出的结论是：金属性________>________>________(填元素符号)，用原子结构理论解释：同周期元素从左到右，_____________________________________________。 答案 (1)第三周期ⅢA族 (2)Mg UF4

(3)Na Mg Al 原子半径逐渐减小，失电子能力逐渐减弱