高中化学人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律实验活动3 同周期、同主族元素性质的递变学案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律实验活动3 同周期、同主族元素性质的递变学案，共7页。学案主要包含了实验目的，实验用品，实验步骤，问题讨论，拓展练习等内容，欢迎下载使用。

【实验目的】
1．加深对同周期、同主族元素性质的递变的认识。
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。
【实验用品】
1．器材：试管、试管夹、试管架、酒精灯、白色点滴板、镊子、砂纸、火柴。
2．试剂：钠块、镁条、新制的氯水、溴水、NaBr溶液、NaI溶液、MgCl2溶液、AlCl3溶液、1 ml/L NaOH溶液、酚酞溶液。
【实验步骤】
1．同主族元素性质的递变
2.同周期元素性质的递变
(1)Na、Mg与H2O的反应
(2)Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性强弱比较
【问题讨论】
1．实验中所用氯水为什么要用新制的？
答案：与NaBr溶液、NaI溶液反应的物质是新制氯水中的氯气，久置氯水会变成盐酸。
2．通过上面的实验及教材关于钠、钾的实验、第三周期Si、P、S、Cl对应的最高价含氧酸的酸性比较，你得出了什么结论？
答案：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，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
3．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周期性变化，故元素的性质也呈周期性变化。
【拓展练习】
1．已知X、Y、Z、W四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。下列有关这四种元素的性质的描述中不正确的是( )
A．与水反应，X比Y剧烈
B．与H2化合，W单质比Z单质容易
C．X形成的碱比Y形成的碱的碱性强
D．W的最高价含氧酸比Z的最高价含氧酸的酸性强
解析：选D。由表中相对位置可知，X、Y为金属元素，且X比Y活泼，所以A、C项正确；Z、W为非金属元素，且非金属性：Z2．下列实验操作不能达到实验目的的是( )
解析：选B。A项，Cl2、Br2分别与H2反应，根据反应条件的难易，即可判断出氯、溴的非金属性强弱；B项，向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨，MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg(OH)2，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al(OH)3，但无法比较镁、铝的金属性强弱；C项，O2与H2S反应置换出单质硫，说明氧气的氧化性大于硫，能说明氧的非金属性强于硫；D项，Fe能与稀盐酸反应而Cu不能，可判断出Fe、Cu的金属性强弱。
3．(2020·济南高一检测)短周期主族元素X、Y、A、B、D在元素周期表中的位置如图所示，A是非金属性最强的元素，则下列说法不正确的是( )
A.原子半径由小到大的顺序为AB．A、B的氢化物的稳定性强弱顺序为HAC．X、Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性由弱到强的顺序为H2YO3D．B、D的简单离子的还原性由弱到强的顺序为B－解析：选B。A是非金属性最强的元素即为F，故X、Y、B、D分别为C、Si、Cl、S。Si、S、Cl属于同一周期元素，随核电荷数的递增，原子半径逐渐减小，故原子半径：Si>S>Cl，F在上一周期，电子层数少，原子半径最小，故原子半径由小到大的顺序为FHCl，B项错误；C、Si位于同一主族，随核电荷数的增大，非金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐减弱，故酸性由弱到强的顺序为H2SiO34．已知CO2能与Na2SiO3的水溶液发生复分解反应。某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。
实验操作步骤：
Ⅰ.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，并打开活塞a，滴加盐酸。
Ⅱ.A中看到白色沉淀时……关闭活塞a。
请回答下列问题：
(1)B中反应的离子方程式是_____________________________________
_____________________________________________________________。
(2)通过步骤Ⅰ、Ⅱ得知盐酸具有的性质是________(填字母)。
A．挥发性 B．还原性
C．氧化性 D．酸性
(3)C装置的作用是_____________________________________________，
X是________(填化学式)。
(4)为了验证碳的非金属性强于硅，步骤Ⅱ中未写的操作和现象是_______________________________________________________________，
D装置中反应的化学方程式是____________________________________
_______________________________________________________________。
(5)碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因是_________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
(从原子结构角度加以解释)。
解析：B中CaCO3与盐酸反应的离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，此反应表明盐酸具有酸性，A中看到的白色沉淀是AgCl沉淀，此现象表明盐酸具有挥发性。C装置是用NaHCO3溶液除去CO2中混有的HCl气体，以保证与Na2SiO3溶液反应生成白色胶状沉淀的是CO2，此反应的化学方程式为CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，从而说明碳酸的酸性强于硅酸，进而证明碳的非金属性强于硅。
答案：(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
(2)AD
(3)除去CO2中混有的HCl气体 NaHCO3
(4)关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，当D中出现白色胶状沉淀后 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
(5)碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，得电子的能力减弱，非金属性减弱
5．某校化学学习小组分别设计了一组实验来探究元素周期律。
第一小组根据元素非金属性与其对应最高价含氧酸之间的关系，设计了如图1装置来一次性完成同主族元素非金属性强弱比较的实验探究。
[查阅资料]
Ⅰ.常温下浓盐酸能与高锰酸钾反应生成氯气。
Ⅱ.CO2能与Na2SiO3溶液发生复分解反应，且生成的H2SiO3难溶于水。
实验药品：大理石、碳酸钠粉末、稀硝酸、硅酸钠溶液。
[探究过程]
(1)第一小组为比较N、C、Si的非金属性强弱，以图1装置进行实验：
①烧杯C中现象为________________，发生反应的离子方程式为_______________________________________________________________。
②实验预期结论：_____________________________________________。
③存在问题：___________________________________________________。
(2)第二小组设计了如图2装置来验证卤素单质的氧化性，A、B、C三处分别是蘸有溴化钠溶液的棉花、湿润的淀粉­碘化钾试纸、湿润的红色纸条。
①写出A处反应的离子方程式：______________________________________。
②B处实验现象是________________________________________________。
③实验预期结论：________________________________________________。
④存在问题：_________________________________________________。
解析：(1)验证元素的非金属性与其对应最高价含氧酸之间的关系，可根据强酸制弱酸的反应原理，用稀硝酸与大理石反应生成二氧化碳，再将二氧化碳通入硅酸钠溶液中，生成硅酸沉淀，由此可说明硝酸、碳酸及硅酸酸性的强弱，但硝酸有挥发性，影响了最后结果的判断。(2)氯气能与溴化钠溶液发生置换反应，生成单质溴和氯化钠；氯气能与碘化钾溶液发生置换反应，生成单质碘，淀粉遇碘变蓝色，但无法判断Br2和I2的氧化性。
答案：(1)①溶液变浑浊 CO2＋SiOeq \\al(2－,3)＋H2O===H2SiO3↓＋COeq \\al(2－,3) ②非金属性：N>C＞Si ③稀硝酸有一定的挥发性，影响C和Si非金属性强弱的判断
(2)①Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－ ②试纸变蓝 ③氧化性：Cl2＞Br2＞I2 ④无法判断Br2和I2的氧化性
实验
操作
(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，观察现象
(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滴新制的溴水，观察现象
实验
现象
滴入浅黄绿色的氯水后，NaBr溶液呈橙色，NaI溶液呈棕红色
向NaI溶液中滴入橙色溴水后，溶液变为褐色
解释
2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2、
2NaI＋Cl2===2NaCl＋I2
2NaI＋Br2===2NaBr＋I2
实验
结论
卤素单质的氧化性：Cl2>Br2>I2
实验
操作
①将两支盛有少量冷水的试管置于试管架上，向其中一支试管中加入一块绿豆大小的钠块，向另一支试管中加入一小块已用砂纸打磨好的镁条，并分别向两支试管中滴入3滴酚酞溶液，观察现象
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，用酒精灯加热至液体沸腾，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
钠熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，溶液呈红色。银白色的镁条表面附着了少量无色气泡，溶液几乎不变红
加热至沸腾后，有较多的无色气泡冒出，溶液变为粉红色
解释
2Na＋2H2O===2NaOH
＋H2↑；镁与冷水发生微弱反应
Mg＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(△))
Mg(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
实验
操作
①向一支试管中加入少量MgCl2溶液，然后逐滴滴加1 ml/L NaOH溶液直至过量，观察现象
②向另一支试管中加入少量AlCl3溶液，然后逐滴滴加1 ml/L NaOH溶液直至过量，观察现象
实验
现象
产生白色沉淀
先产生白色沉淀，后白色沉淀溶解
解释
MgCl2＋2NaOH===
Mg(OH)2↓＋2NaCl
AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl、
Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O
实验
结论
Mg(OH)2不溶于NaOH溶液；Al(OH)3溶于NaOH溶液，显两性。故碱性Mg(OH)2>Al(OH)3，证明金属性Mg>Al
选项
实验操作
实验目的
A
Cl2、Br2分别与H2反应
比较氯、溴的非金属性强弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨
比较镁、铝的金属性强弱
C
O2与H2S反应置换出单质硫
比较氧、硫的非金属性强弱
D
Fe、Cu分别与稀盐酸反应
比较铁、铜的金属性强弱