阶段素养提升课 第1章 原子结构 元素周期律 学案 2022-2023学年高一化学鲁科版（2019）必修第二册

阶段素养提升课

第1章

素养探究

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。其中铝元素为13号元素，铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里，如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾石等等。工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)提取冶炼铝的原料氧化铝。一般情况下会采用如下两种方式：

(1)铝土矿的主要成分中含有哪些元素？简述这些元素在周期表中的位置。

提示：一共含有5种元素，分别为Al元素位于元素周期表第3周期第ⅢA族，Si元素位于元素周期表第3周期第ⅣA族，Mg元素位于元素周期表第3周期第ⅡA族，O元素位于元素周期表第2周期第ⅥA族，Fe元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族。

(2)铝土矿的主要成分为四种氧化物，简述这四种氧化物的分类。

提示：从组成角度Al2O3、Fe2O3、MgO属于金属氧化物，而SiO2属于非金属氧化物。从性质角度Al2O3属于两性氧化物，Fe2O3、MgO属于碱性氧化物，SiO2属于酸性氧化物。

(3)从流程中可以得出Al2O3、Al(OH)3既能与硫酸反应，又能与NaOH溶液反应，从原子结构角度解释原因。

提示：金属铝位于元素周期表金属和非金属的分界线附近，单质的金属性较弱，具有一定的非金属性，从而导致Al2O3、Al(OH)3既能与酸反应，又能与碱溶液反应。

(4)滤液A中滴加过量NaOH溶液的过程中，能否说明Na、Mg、Al三种元素原子的失电子能力大小顺序？简述理由。

提示：滤液A中含有Mg2＋、Al3＋，向溶液中加入过量的NaOH溶液时生成了Mg(OH)2沉淀，而Al元素形成了Na[Al(OH)4]，因此可以推出NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性顺序为NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3，因此可以说明Na、Mg、Al三种元素原子的失电子能力大小顺序为Na＞Mg＞Al。

(5)滤液C中滴加过量硫酸时为什么会产生H2SiO3沉淀，从元素周期律角度阐述理由。

提示：由于Si与S同位于元素周期表中的第3周期，根据元素周期律可以得知二者原子的得电子能力为S＞Si，因此其最高价氧化物对应水化物的酸性顺序为H2SO4＞H2SiO3。滤液C中含有SiO，根据强酸制弱酸原理，因此向滤液C中加入稀硫酸时会生成H2SiO3沉淀。

(6)Si、C、S是三种重要的非金属元素，请从原子结构角度阐述这三种元素原子的得电子能力强弱顺序，并设计一个实验进行证明。

提示：Si、C、S三种元素在元素周期表中的相对位置

，其中C和Si的最外层电子数相同，Si的电子层数为3而碳的电子层数为2，因此C的得电子能力大于Si；Si和S的电子层数相同，而Si的质子数为14，S的质子数为16，因此得电子能力S＞Si。因此三种元素的得电子能力为S＞C＞Si。可以根据强酸制弱酸的原理证明H2SO4＞H2CO3＞H2SiO3。

因此可以设计如下实验：

装置a中所盛溶液是稀硫酸，装置c中所盛溶液是Na2CO3溶液，装置d中所盛溶液是Na2SiO3溶液。