元素性质递变规律的实验探究.ppt

实验探究 元素性质递变规律的实验探究 探究元素的性质递变规律，主要是比较元素的金属性、 非金属性的强弱。其主要理论依据有： 1.元素的金属性与非金属性的对比分析 元素的金属性是指元素原子失电子能力的大小，或形成 化学键时成为阳离子的倾向大小，或价电子偏离的能力。 失电子能力越大或形成阳离子倾向越大，或价电子偏离 越远，其元素的金属性越强。相反，元素的非金属性就 越强，其原子越易得电子，或成键时形成阴离子的倾向 越大，或强烈吸引成键电子。 2.比较元素金属性强弱的依据 同周期从左向右，随着核电荷数的增加，金属性减弱 ；同主族由上到下，随着核电荷数的增加，金属性 增强； 依据最高价氧化物对应的水化物碱性强弱：碱性愈强 ，其元素的金属性也愈强； 依据金属活动性顺序表（极少数例外）； 常温下与酸反应的剧烈程度； 常温下与水反应的剧烈程度； 与盐溶液发生的置换反应； 高温下与金属氧化物间的置换反应； 通过原电池的正、负极判定； 通过电解池阴极放电顺序判定。 3.比较元素非金属性强弱的依据 同周期从左到右，随核电荷数的增加，非金属性增强 ；同主族由上到下，随核电荷数的增加，非金属性 减弱； 依据最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱：酸性愈 强，其元素的非金属性也愈强； 依据其气态氢化物的稳定性：稳定性愈强，非金属性 愈强； 单质跟氢气化合的难易程度、条件及生成的氢化物的稳 定性：越易与氢气反应，生成的氢化物也就越稳定，氢化 物的还原性也就越弱，说明其非金属性也就越强； 与盐溶液之间的置换反应：非金属单质间的置换反应， 非金属甲把非金属乙对应的阴离子从其盐溶液中置换出来 ，说明甲的非金属性比乙强，如Br2+2KI 2KBr +I2； 相互化合后的价态：如S+O2 SO2，说明O的非金属 性强于S; 其他：如2Cu+S Cu2S,Cu+Cl2 CuCl2，所 以Cl的非金属性强于S。 点燃 点燃 特别提醒 实验设计的要求：安全易做;原料经济、 常见;现象明显、独特;方案恰当、合理。 【实验探究1】试用实验室提供的下列试剂，设计两个原 理不同的简单实验（只要写出实验方案即可），证明镁 元素的金属性比铝强。 试剂：镁条、铝丝、AlCl3溶液、MgCl2溶液、稀HCl、 NaOH溶液。 答案 开放实验题着重考查基础知识的掌握程度及思维的 条理有序性、语言表达等综合能力。 方案一：用Mg条和Al丝分别与盐酸反应，观察其反应速 率的快慢。 方案二：用Mg条和Al丝分别与NaOH溶液反应，观察是否 反应，能与碱溶液反应者为两性，金属性比较弱。 方案三：分别向AlCl3溶液、MgCl2溶液中加入NaOH溶液 至过量，观察其沉淀及其溶解情况。 方案四：将Mg条和Al丝靠在一起，插入稀HCl中，观察其 气泡产生的情况。 【实验探究2】 某同学做同周期元素性质递变规律实验 时,自己设计了一套实验方案,并记录了有关实验现象如 下表： 实验实验 方案 实验现实验现 象 用砂纸纸擦后的镁带镁带 与沸 水反应应,再向反应应后溶液中 滴加酚酞酞 (A)浮于水面,熔成一个小球, 在水面上无定向移动动,随之消 失,溶液变红变红 色 向新制的H2S饱饱和溶液中 滴加新制的氯氯水 (B)产产生气体,可在空气中燃烧烧 ,溶液变变成浅红红色 钠钠与滴有酚酞试酞试 液的冷 水反应应 (C)反应应不十分强烈,产产生可燃 性气体 镁带镁带 与2 mol/L的盐盐酸反 应应 (D)剧剧烈反应应,产产生可燃性气体 铝铝条与2 mol/L的盐盐酸反 应应 (E)生成白色胶状沉淀，既而 沉淀消失 向AlCl3溶液中滴加 NaOH溶液至过过量 (F)生成淡黄色沉淀 请你帮助该同学整理并完成实验报告： （1）实验目的： 。 （2）实验用品： 仪器： , 药品： 。 （3）实验内容：（填写题给信息表中的序号） 实验实验 方案 实验现实验现 象 有关化学方程式 （4）实验结论： 。 （5）请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因。 （6）请你补充两组简单易行的实验方案，证明此周期中 另外两种元素的性质递变规律。 解析 该题综合性很强，以实验探究的形式考查元素周 期律的知识，并且以实验方案设计的形式考查学生的思 维想象能力和创新能力。解答该题要认真审题，结合元 素化合物的性质和元素周期律的知识，系统分析，填出 （3）表中内容。再结合实验要求，得出实验目的、实验 所需仪器，综合分析，得出实验结论。结合元素周期律 的实质，分析（5）。该题中的实验对第三周期的元素进 行了实验探究，但没有涉及Si和P两种元素，结合Si、P两 元素在第三周期的位置和其性质、设计实验方案，证明其 非金属性的递变。可利用其最高价含氧酸的酸性，或利用 最高价含氧酸的钠盐的水解程度等方法。 答案 （1）验证第三周期元素从左到右金属性递 减、非金属性递增的规律 （2）试管、酒精灯、砂纸、镊子、小刀、胶头滴 管等镁带、钠、铝条、新制氯水、新制饱和硫化氢 溶液、2 mol/L的盐酸、NaOH溶液、蒸馏水、酚酞、 AlCl3溶液 （3）实验内容：（填写题给信息表中的序号） 实验实验 方案 实验现实验现 象 有关化学方程式 A2Na+2H2O 2NaOH+H2 BMg+2H2O Mg(OH) 2+H2 DMg+2HCl MgCl2+H2 C2Al+6HCl 2AlCl3+3H2 EAlCl3+3NaOH Al(OH) 3+3NaCl Al(OH) 3+NaOH NaAlO2+2H2O FH2S+Cl2 2HCl+S (4)金属性：NaMgAl；非金属性：ClS (5)Na、Mg、Al、S、Cl原子核外都有三个电子层，但最 外层电子数依次为1、2、3、6、7，原子半径随电子数增 多而减小，所以核对最外层电子的吸引力依次增强，失电 子能力减弱，得电子能力增强。 (6)方案一：测定0.1 mol/L的Na2SiO3、Na3PO4的pH,由此 判断两种盐溶液的水解能力，得出硅酸、磷酸两种最高价 含氧酸的酸性强弱顺序，进而得出硅、磷两种元素非金属 性强弱的顺序。 方案二：在硅酸钠溶液中滴加磷酸溶液，可发生反应生成 硅酸沉淀。 【实验探究3】 下表为元素周期表的一部分，请回答有 关问题 ： AAAAAAA0 2 3 4 (1)和的元素符号是 和 ； （2）表中最活泼的金属是 ，非金 属性最强的元素是 （填写元素符号）； （3）表中能形成两性氢氧化物的元素名称是 ， 分别写出该元素的氢氧化物与、最高价氧化物的水化 物反应的化学方程式 、 。 （4）请设计一个实验方案，比较、单质氧化性的强 弱： 。 解析 根据题给元素在元素周期表中的位置可以首 先推出它们分别是：为氮，为氟，为镁，为铝， 为硅，为硫，为氯，为氩，为钾，为溴， 这样就可以很容易地回答所提问题。 答案 （1）Si Ar (2)K F (3)铝 2Al（OH）3+3H2SO4 Al2(SO4) 3+6H2O Al（OH）3+KOH KAlO2+2H2O （4）将单质（Cl2）通入盛有的钠盐（NaBr）溶液中 ，加入CCl4看CCl4层是否呈红棕色，若呈红棕色，则说明 Cl2氧化性大于Br2 迁移应用 1.下列事实能说明氯元素原子得电子能力比硫元素强的是 ( ) HCl的溶解度比H2S大；盐酸的酸性比氢硫酸（ H2S水溶液）强；HCl的稳定性比H2S强；HCl的还 原性比H2S强；HClO的酸性比H2SO4强；Cl2与铁 反应生成FeCl3，而S与铁反应生成FeS；Cl2能与H2S 反应生成S；在周期表中Cl处于S同周期的右侧； 还原性：Cl-S2- A.B. C.D.全部 解析 根据判断元素原子得失电子能力强弱的规律可以做 出判断：两项不能说明元素原子的得失电子能力强弱 ；是正确的；项的顺序反了，应该是H2S的还原性比 HCl强；项中HClO不是氯元素的最高价含氧酸；项的 非金属单质在相同条件下与变价金属反应，产物中变价金 属的价态越高，说明非金属元素原子得电子能力越强； 项是作为氧化剂的非金属单质在水溶液中置换出另一种非 金属单质；项是利用元素在周期表中的相对位置进行判 断的；项是利用逆向思维来进行判断的。 答案 C 2.有X、Y两种元素，原子序数20,X的原子半径小于Y， 且X、Y原子的最外层电子数相同（选项中m、n均为 正整数）。下列说法不正确的是（ ） A.若X、Y为非金属元素，则HmX稳定性比HmY稳定 性强 B.若X、Y为金属元素，则Y（OH）n碱性比X(OH)n碱 性强 C.若X元素形成的单质是X2,但Y元素形成的单质不一 定是Y2 D.若Y的最高正价为+m价，则X的最高正价一定为+m 价 解析 本题主要考查同一主族内元素性质递变规律与原子 结构的关系，考查考生灵活运用知识的能力。 依题意X、Y原子的最外层电子数相同，可知X、Y位于同 一主族，又因为X的原子半径小于Y，可知Y位于X的下面 ，是什么元素则不能判断。可以采用举例法来回答本题， 根据规律“同主族元素从上到下非金属性越来越弱，其气 态氢化物的稳定性越来越弱；金属性越来越强，其最高价 氧化物的水化物的碱性越来越强”，可以推知A、B都是正 确的，如：HF比HCl稳定，KOH碱性大于NaOH；对于C ，如O元素的单质是O2，但S元素却能形成S8、S6、S4等 同素异形体，所以C正确；对于D，如S元素的最高正价为 +6价，而O元素的最高正价不是+6价；Cl元素的最高正价 为+7价，但F元素却没有正价，所以D不正确。 答案 D 3.（1）在下面元素周期表中画出金属元素与非金属元素 的分界线。 （2）根据NaH的存在，有人提议可把氢元素放在A 族，那么根据其最高正价与最低负价的绝对值相等，又 可把氢元素放在周期表中的第 族。 （3）已知在元素周期表中，某些主族元素与右下方的 主族元素的有些性质是相似的，被称为“对角线规则”。 请分别在周期表中标出元素锂、镁的位置，并根据对角 线规则，推测锂及其化合物的性质： LiOH是否易溶于水？受热能否分解？若能，写出其 分解的化学方程式： 。 Li2CO3受热是否分解？若能，写出其分解的化学方程 式： 。 （4）钠与铝比较，金属性较强的是 （填名称） ，写出一个验证该结论的化学反应方程式： 。 解析 （2）在周期表中最高正价和最低负价相等的元素， 在第A族中出现，因为第A族的元素最外层是4个电子 ，最高为+4价，最低为-4价。所以可以把H放在第A族 中。（3）Li和Mg元素处于对角线位置，性质相似，所以 有关Li的单质和化合物的性质，要结合Mg的单质及其化合 物的性质来考虑。Mg与水加热时能发生微弱的反应，生 成的 Mg（OH）2不溶于水，并且易分解生成MgO和H2O ；MgCO3不稳定，受热易分解生成MgO和CO2,Li也具有 以上性质。(4)NaOH是强碱，Al（OH）3是两性氢氧化物 ，可利用二者的反应说明钠的金属性强。 答案 （1）下表中 (2)A (3)锂、镁的位置见（1）小题图 不溶于水，受热能分解，2LiOH Li2O+H2O 受热能分解，Li2CO3 Li2O+CO2 (4)钠 NaOH+Al(OH)3 NaAlO2+2H2O 4.A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依 次增大；A元素的原子半径最小；B元素的最高价氧化 物对应水化物与其氢化物能生成盐；D与A同主族，且 与E同周期；E元素原子的最外层电子数是其次外层电 子数的 ，A、B、D、E这四种元素，每一种与C元 素都能形成原子个数比不相同的若干种化合物。请回答 下列问题： (1)C和E两种元素相比较，非金属性较强的是（填元素 名称） ，可以验证该结论的是（填写编号） ； A.比较这两种元素的常见单质的沸点 B.比较这两种元素的单质与氢气化合的难易 C.比较这两种元素的气态氢化物的稳定性 (2)A、B、C、E可形成两种酸式盐（均有四种元素组成 ），两种酸式盐相互反应的离子方程式为 。 (3)A、C、E间可形成甲、乙两种微粒，它们均为负一 价双原子阴离子，且甲有18个电子，乙有10个电子， 则甲与乙反应的离子方程式为 。 (4)在火箭推进器中装有液态B2A4和液态A2C2，已知 0.4 mol液态B2A4和足量液态A2C2反应，生成气态B2和 气态A2C，放出256.6 kJ的热量。试写出该反应的热化 学方程式： 。 B2A4又称为肼，是一种可燃性液体，肼空气燃料 电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的 KOH溶液，该电池放电时的正极反应式为 。 解析 根据A元素的原子半径最小知A为H；B元素的最高 价氧化物对应水化物与其氢化物能生成盐，则B为N；E为 S，D为Na,C为O。 (1)O与S相比，非金属性较强的为O，可通过B、C比较非 金属性。 (2)NH4HSO3可与NH4HSO4反应放出SO2气体。 (3)由双原子阴离子及电子个数知甲为HS-，乙为OH-，二 者能反应。 (4)N2H4与H2O2发生氧化还原反应生成N2和H2O（g）。 答案 (1)氧 B、C (2)HSO +H+ SO2+H2O (3)HS-+OH- S2-+H2O (4)N2H4（l）+2H2O2(l) N2（g）+4H2O（g） H=-641.5 kJ/mol O2+2H2O+4e- 4OH- 5.（2008上海，23（B)改编）元素AD是元素周期表中 短周期的四种元素，请根据表中信息回答下列问题。 元素 ABCD 性质质 或结结 构信 息 单质单质 制 成的高压压 灯，发发出 的黄光透 雾雾力强、 射程远远 工业业上通 过过分离液态态 空气获获得其 单质单质 。原子 的最外层层未 达到稳稳定结