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实验活动3　同周期、同主族元素性质的递变
一、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。
3.理解原子结构与元素性质的密切关系,从微观视角解释宏观问题。
4.掌握常见药品的取用、液体的加热等基本操作。
二、实验用品
1.试剂:镁条、新制的氯水、溴水、NaBr溶液、NaI溶液、MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水、2 mol/L NaOH溶液、2 mol/L盐酸、酚酞溶液、蒸馏水。
2.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。
三、实验设计
四、实验方案的实施
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 ,NaI溶液呈 。化学方程式: 。
橙色
褐色
(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为 。化学方程式:
。
结论:卤素单质的氧化性为 ;卤族元素的非金属性为 。
褐色
Cl2>Br2>I2
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 , , ,
,溶液变为 ,试管内镁条表面产生
,镁条周围溶液变为 。化学方程式:
。
浮在水面上
熔成小球
四处游动
发出“嘶嘶”的响声
红色
少量气泡
浅红色
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,用酒精灯加热至沸腾,滴入3滴 酚酞溶液,然后观察到的现象是
,溶液变为 。
结论:与水反应的剧烈程度 ,金属性 ;镁与热水反应速率比与冷水大。
有较多的无色
气泡冒出
浅红色
Na>Mg
Na>Mg
(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2 mol/L NaOH溶液直至过量,观察到的现象是 。化学方程式:
。
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2 mol/L NaOH溶液直至过量,观察到的现象是 。化学方程式:
。
Mg(OH)2不溶于NaOH溶液;Al(OH)3溶于NaOH溶液,显两性。
结论:碱性 ;金属性 。
综合以上实验可得出:同主族元素从上到下,随着原子序数的递增,非金属性 ,相应的金属性 。同周期主族元素从左到右,随着原子序数的递增,金属性 ,相应的非金属性 。
先产生白色沉淀,后白色沉淀溶解
Mg(OH)2>Al(OH)3
Mg>Al
逐渐减弱
逐渐增强
逐渐减弱
逐渐增强
五、问题和讨论
1.实验中所用氯水为什么要用新制的
2.画出并比较元素氟、氯、溴、碘的原子结构示意图,从微观上分析并解释实验现象。
提示:原子结构示意图为
它们的最外层电子数相同,所以化学性质相似;随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,所以元素的非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。在非金属单质间的置换反应中,非金属性强的可以置换出非金属性弱的。
3.画出并比较元素钠、镁、铝的原子结构示意图,从微观上分析并解释元素性质的递变规律。
提示:原子结构示意图为
它们的电子层数相同,随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,得电子能力逐渐增强,失电子能力逐渐减弱,所以元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
4.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
提示:结构决定性质,同周期或同主族元素的性质也呈现周期性变化。同周期主族元素随着原子序数的递增,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强;同主族元素随着原子序数的递增,元素的非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。
1.金属Na、Mg、Al有广泛的应用。
回答下列问题。
(1)Al在元素周期表中的位置是　　　　　　　　　　　　　　。
第三周期第ⅢA族
(2)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
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得出结论: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,　 　 。
Na
Mg
Al
原子半径逐渐减小,失电子能力逐渐减弱
2.(2024·北京二十中月考)为验证卤素单质氧化性的强弱,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验)。
实验过程:
①打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
②当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
③当B中溶液由黄色变为棕色时,关闭活塞a。
④……
回答下列问题。
(1)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是 　　　 　　　。
淀粉-KI试纸变蓝
【解析】 (1)根据Cl2能置换出I2,I2遇淀粉变蓝,验证氯气的氧化性强于碘的。
(2)B中溶液发生反应的离子方程式是 　　　 　　　。
(3)为验证溴的氧化性强于碘的,过程④的操作和现象是
　　　　　　　　　　 　　。
打开活塞b,将
少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层溶液逐渐变为紫红色
【解析】 (3)为验证溴的氧化性强于碘的,过程④的操作和现象是打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层溶液逐渐变为紫红色。
(4)过程③实验的目的是
　　　　　　 　　　　　　。
确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换
碘实验的干扰
【解析】 (4)过程③实验的目的是确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。
(5)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素
　 , 得电子能力逐渐减弱。
最外层电子数
相同,从上到下电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱
【解析】 (5)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素最外层电子数相同,从上到下电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,得电子能力逐渐减弱。实验活动3　同周期、同主族元素性质的递变
一、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。
3.理解原子结构与元素性质的密切关系,从微观视角解释宏观问题。
4.掌握常见药品的取用、液体的加热等基本操作。
二、实验用品
1.试剂:镁条、新制的氯水、溴水、NaBr溶液、NaI溶液、MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水、2 mol/L NaOH溶液、2 mol/L盐酸、酚酞溶液、蒸馏水。
2.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。
三、实验设计
四、实验方案的实施
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+Cl22NaCl+Br2、2NaI+Cl22NaCl+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为褐色。化学方程式:2NaI+Br22NaBr+I2。
结论:卤素单质的氧化性为Cl2>Br2>I2;卤族元素的非金属性为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“嘶嘶”的响声,溶液变为红色,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+2H2O2NaOH+H2↑、Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。
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与冷水大。
(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2 mol/L NaOH溶液直至过量,观察到的现象是产生白色沉淀。化学方程式:MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl。
②向另一支试管中加入少量AlCl3溶液,然后逐滴滴加2 mol/L NaOH溶液直至过量,观察到的现象是先产生白色沉淀,后白色沉淀溶解。化学方程式:AlCl3+3NaOHAl(OH)3↓+
3NaCl、Al(OH)3+NaOHNa[Al(OH)4]。
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:同主族元素从上到下,随着原子序数的递增,非金属性逐渐减弱,相应的金属性逐渐增强。同周期主族元素从左到右,随着原子序数的递增,金属性逐渐减弱,相应的非金属性逐渐增强。
五、问题和讨论
1.实验中所用氯水为什么要用新制的
提示:氯水中存在反应Cl2+H2OHCl+HClO,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.画出并比较元素氟、氯、溴、碘的原子结构示意图,从微观上分析并解释实验现象。
提示:原子结构示意图为
它们的最外层电子数相同,所以化学性质相似;随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,所以元素的非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。在非金属单质间的置换反应中,非金属性强的可以置换出非金属性弱的。
3.画出并比较元素钠、镁、铝的原子结构示意图,从微观上分析并解释元素性质的递变
规律。
提示:原子结构示意图为
它们的电子层数相同,随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,得电子能力逐渐增强,失电子能力逐渐减弱,所以元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
4.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
提示:结构决定性质,同周期或同主族元素的性质也呈现周期性变化。同周期主族元素随着原子序数的递增,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强;同主族元素随着原子序数的递增,元素的非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。
1.金属Na、Mg、Al有广泛的应用。
回答下列问题。
(1)Al在元素周期表中的位置是　　　　　　　　　　　　　　。
(2)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
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得出结论: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)第三周期第ⅢA族　(2)Na　Mg　Al
原子半径逐渐减小,失电子能力逐渐减弱
2.(2024·北京二十中月考)为验证卤素单质氧化性的强弱,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验)。
实验过程:
①打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
②当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
③当B中溶液由黄色变为棕色时,关闭活塞a。
④……
回答下列问题。
(1)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是 　　　　　　。
(2)B中溶液发生反应的离子方程式是 　　　　　　。
(3)为验证溴的氧化性强于碘的,过程④的操作和现象是 　　　　　　　　　　　　。
(4)过程③实验的目的是 　　　　　　　　　　　　。
(5)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素 　 ,
得电子能力逐渐减弱。
【答案】 (1)淀粉-KI试纸变蓝
(2)Cl2+2Br-Br2+2Cl-
(3)打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层溶液逐渐变为紫红色
(4)确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰
(5)最外层电子数相同,从上到下电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱
【解析】 (1)根据Cl2能置换出I2,I2遇淀粉变蓝,验证氯气的氧化性强于碘的。
(2)B溶液中是Cl2和NaBr发生反应,其离子方程式为Cl2+2Br-Br2+2Cl-。
(3)为验证溴的氧化性强于碘的,过程④的操作和现象是打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层溶液逐渐变为紫红色。
(4)过程③实验的目的是确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。
(5)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素最外层电子数相同,从上到下电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,得电子能力逐渐减弱。实验活动3　同周期、同主族元素性质的递变
一、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。
3.理解原子结构与元素性质的密切关系,从微观视角解释宏观问题。
4.掌握常见药品的取用、液体的加热等基本操作。
二、实验用品
1.试剂:镁条、新制的氯水、溴水、NaBr溶液、NaI溶液、MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水、2 mol/L NaOH溶液、2 mol/L盐酸、酚酞溶液、蒸馏水。
2.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。
三、实验设计
四、实验方案的实施
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+Cl22NaCl+Br2、2NaI+Cl22NaCl+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为褐色。化学方程式:2NaI+Br22NaBr+I2。
结论:卤素单质的氧化性为Cl2>Br2>I2;卤族元素的非金属性为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“嘶嘶”的响声,溶液变为红色,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+2H2O2NaOH+H2↑、Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。
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与冷水大。
(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2 mol/L NaOH溶液直至过量,观察到的现象是产生白色沉淀。化学方程式:MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl。
②向另一支试管中加入少量AlCl3溶液,然后逐滴滴加2 mol/L NaOH溶液直至过量,观察到的现象是先产生白色沉淀,后白色沉淀溶解。化学方程式:AlCl3+3NaOHAl(OH)3↓+
3NaCl、Al(OH)3+NaOHNa[Al(OH)4]。
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:同主族元素从上到下,随着原子序数的递增,非金属性逐渐减弱,相应的金属性逐渐增强。同周期主族元素从左到右,随着原子序数的递增,金属性逐渐减弱,相应的非金属性逐渐增强。
五、问题和讨论
1.实验中所用氯水为什么要用新制的
2.画出并比较元素氟、氯、溴、碘的原子结构示意图,从微观上分析并解释实验现象。
它们的最外层电子数相同,所以化学性质相似;随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,所以元素的非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。在非金属单质间的置换反应中,非金属性强的可以置换出非金属性弱的。
3.画出并比较元素钠、镁、铝的原子结构示意图,从微观上分析并解释元素性质的递变
规律。
它们的电子层数相同,随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,得电子能力逐渐增强,失电子能力逐渐减弱,所以元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
4.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
1.金属Na、Mg、Al有广泛的应用。
回答下列问题。
(1)Al在元素周期表中的位置是　　　　　　　　　　　　　　。
(2)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
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得出结论: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,　 　 。
原子半径逐渐减小,失电子能力逐渐减弱
2.(2024·北京二十中月考)为验证卤素单质氧化性的强弱,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验)。
实验过程:
①打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
②当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
③当B中溶液由黄色变为棕色时,关闭活塞a。
④……
回答下列问题。
(1)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是 　　　　　　。
(2)B中溶液发生反应的离子方程式是 　　　　　　。
(3)为验证溴的氧化性强于碘的,过程④的操作和现象是 　　　　　　　　　　　　。
(4)过程③实验的目的是 　　　　　　　　　　　　。
(5)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素 　 ,
得电子能力逐渐减弱。
(2)Cl2+2Br-Br2+2Cl-
(3)打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层溶液逐渐变为紫红色
(4)确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰
(5)最外层电子数相同,从上到下电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱
(2)B溶液中是Cl2和NaBr发生反应,其离子方程式为Cl2+2Br-Br2+2Cl-。
(3)为验证溴的氧化性强于碘的,过程④的操作和现象是打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层溶液逐渐变为紫红色。
(4)过程③实验的目的是确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。
(5)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素最外层电子数相同,从上到下电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,得电子能力逐渐减弱。

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