第四章++实验活动3：同周期、同主族元素性质的递变+高一上学期化学人教版（2019）必修第一册+

实验活动3：同周期、同主族元素性质的递变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。1.能从原子结构视角说明元素的性质和规律。（宏观辨识与微观探析）2.能通过实验探究物质的性质和变化规律，能提出有意义的实验探究问题，根据已有经验和资料做出预测和假设。（科学探究和创新意识）【实验用品】

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。镁条、新制氯水、溴水、NaBr溶液、NaI溶液、MgCl2溶液、AlCl3溶液、1mol·L-1NaOH溶液、酚酞溶液结构预测性质【思考与讨论】1.回顾氯、溴、碘的原子结构，他们有什么相似性和递变性？【提示】相似性：由于卤素原子结构最外层电子数为7递变性：核电荷数逐渐增大，核外电子层数增多,原子半径增大。2.由他们结构的相似性和递变性可以预测元素有什么性质？【提示】核电荷数逐渐增大,核外电子层数增多,原子半径增大,原子核对最外层电子吸引力减小，原子失电子能力增强，得电子能力减弱，即非金属性减弱。

【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溶液各滴入3滴新制的氯水,观察颜色变化，并与氯水的颜色进行比较。写出反应的化学方程式。【实验现象】NaBr溶液中滴加氯水，溶液颜色由无色变为橙红色；NaI溶液中滴加氯水，溶液颜色由无色变为棕红色；三个孔穴分别呈现氯水（黄绿色）、溴水（橙红色）、碘水（棕红色）的颜色。

化学方程式：2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2

2NaI+Cl2=2NaCl+I2【实验结论】非金属性：Cl2>Br2Cl2>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.观察颜色变化，并与溴水的颜色进行比较。写出反应的化学方程式。【实验现象】NaI溶液中滴加溴水,溶液颜色由无色变为棕红色化学方程式：2NaI+Br2=2NaBr+I2【实验结论】非金属性：Br2>I2【得出结论】

卤素单质的氧化性：Cl2>Br2>I2【思考与讨论】实验中所用氯水为什么要用新制的?同主族元素从上到下金属性渐强,非金属性渐弱-------性质具有相似性和递变性与NaBr溶液、NaI溶液反应的物质是氯水中的氯气,久置氯水会变为稀盐酸。

【思考与讨论】从原子结构角度分析，电子层数相同、最外层电子数不断增加的同周期元素，化学性质上有什么递变规律？以第三周期元素为例。【提示】第三周期元素从左到右金属性减弱，非金属性增强；单质还原性减弱，氧化性增强。2.同周期元素性质的递变(1)通过钠、镁与水的反应，比较钠和镁的金属性强弱。①回忆钠与水反应的实验，写出反应现象和化学方程式。【提示】【实验现象】钠熔成小球,浮于水面,四处游动,有“嘶嘶”的响声,反应后溶液加酚酞变红。化学方程式：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑②设计实验，比较镁与冷水、热水的反应，观察并记录现象。【提示】①用砂纸打磨掉镁条表面的氧化物,加入盛有少量冷水的试管中，并置于试管架上,并向试管中滴入3滴酚酞溶液,观察现象。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,然后观察现象。并与实验①中镁与冷水反应对照。【实验现象】镁与冷水微弱反应，有气泡生成，滴加酚酞不变色；加热至沸腾后,有较多的无色气泡冒出,滴加酚酞溶液变为粉红色。化学方程式：Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑（冷水）Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑△====【实验结论】钠、镁均能与水反应,钠比镁活泼,

金属性:Na>Mg。（2）设计实验，通过MgCl2、AlCl3与碱的反应，比较Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性强弱，以此说明镁和铝的金属性强弱。①向一支试管中加入少量MgCl2溶液,然后逐滴滴加1mol/LNaOH溶液直至过量,观察现象。【实验现象】产生白色沉淀。②向另一支试管中加入少量AlCl3溶液,然后逐滴滴加1mol/LNaOH溶液直至过量,观察现象。【实验现象】先产生白色沉淀,后白色沉淀溶解。【化学方程式】①MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl②AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaClAl(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]

【实验结论】Mg(OH)2不溶于NaOH溶液;Al(OH)3溶于NaOH溶液,显示两性,故碱性:Mg(OH)2>Al(OH)3。证明金属性:Mg>Al。【综上】金属性：Na>Mg>Al【实验反思】问题1:如何设计实验证明同主族的钠、钾元素的金属性强弱?【提示】将豆粒大小的钠块、钾块分别放入盛有水的烧杯中,钾与水反应比钠与水反应剧烈,则钾的还原性强于钠,从而得出金属性:K>Na。(其他合理方法均可)问题2:如何设计实验证明同周期的硫、氯元素的非金属性强弱?【提示】可利用单质间的置换反应进行比较,将氯气通入Na2S溶液中,产生淡黄色浑浊,发生反应:Cl2+Na2S=2NaCl+S↓,则单质的氧化性:Cl2>S,从而得出非金属性:Cl>S。(其他合理方法均可)【提示】同周期,从左到右,主族元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强;同主族,从上到下,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。【思考与讨论】1.通过上面两组实验,你能得出什么结论？【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。2.你对原子结构与元素性质的关系及与元素周期律（表）有什么新的认识？主族元素性质的周期性变化规律内容同周期（从左到右）同主族（从上到下）原子结构电子层数最外层电子数

原子半径元素的性质得电子能力失电子能力金属性非金属性主要化合价相同依次增加依次增加1个相同逐渐减小逐渐增大逐渐增强逐渐减弱逐渐减弱逐渐增强逐渐减弱逐渐增强逐渐增强逐渐减弱最高正价：+1→+7最低负价：主族序数-8最高正价数=主族序数（O、F除外）内容同周期（从左到右）同主族（从上到下）最高价氧化物对应水化物的酸碱性非金属元素气态氢化物的形成及稳定性气态氢化物的还原性酸性逐渐增强碱性逐渐减弱酸性逐渐减弱碱性逐渐增强气态氢化物的形成越来越易，其稳定性逐渐增强气态氢化物形成越来越难，其稳定性逐渐减弱逐渐减弱逐渐增强1.有三种金属元素a、b、c，在相同条件下,b的最高价氧化物对应的水化物的碱性比a的最高价氧化物对应的水化物的碱性强；a可以从c的盐溶液中置换出c。则这三种金属元素的金属性由强到弱的顺序是（）A.b、c、aB.a、b、cC.b、a、c D.c、b、a【解析】

b的最高价氧化物对应的水化物的碱性比a的强,则金属性:b>a；a可以从c的盐溶液中置换出c，则金属性：a>c，从而可得金属性：b>a>c。C2.下列实验不能作为判断依据的是（）A.钠和镁分别与冷水反应的剧烈程度:判断钠和镁金属性强弱B.铁投入CuSO4溶液中,能置换出铜,钠投入CuSO4溶液中不能置换出

铜:判断钠与铁的金属活动性强弱C.硅酸钠溶液中通入CO2产生白色沉淀:判断碳酸与硅酸的酸性强弱D.Br2和I2分别与H2反应的难易:判断溴与碘的非金属性强弱B【解析】

根据钠和镁分别与冷水反应的剧烈程度判断钠和镁的金属性强弱，反应越剧烈，对应元素的金属性越强，A正确。钠是非常活泼的金属，投入CuSO4溶液中与水反应，不能置换出铜，并非钠的活泼性比铜弱，B错误。Na2SiO3溶液中通入CO2产生白色沉淀，该沉淀为H2SiO3，根据酸与盐发生复分解反应的规律——“强酸制取弱酸”可知，H2CO3的酸性强于H2SiO3，C正确。Br2与H2反应比I2与H2反应更容易,则Br的非金属性比I强，D正确。3.下关于碱金属元素铯及其化合物的以下各种说法中不正确的是（）A.氢氧化铯是一种强碱，比KOH的碱性强B.铯与水或酸溶液反应剧烈，都生成氢气C.Cs的还原性比Na强，故Na+的氧化性大于Cs