元素性质递变规律的实验探究

元素性质递变规律的实验探究第1页，共36页，2023年，2月20日，星期五2.比较元素金属性强弱的依据 ①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； ②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； ③依据金属活动性顺序表（极少数例外）； ④常温下与酸反应的剧烈程度； ⑤常温下与水反应的剧烈程度； ⑥与盐溶液发生的置换反应； 第2页，共36页，2023年，2月20日，星期五 ⑦高温下与金属氧化物间的置换反应； ⑧通过原电池的正、负极判定； ⑨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 ①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； ②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； ③依据其气态氢化物的稳定性：稳定性愈强，非金属性愈强；第3页，共36页，2023年，2月20日，星期五④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；⑤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+2KI2KBr+I2；⑥相互化合后的价态：如S+O2 SO2，说明O的非金属性强于S;⑦其他：如2Cu+SCu2S,Cu+Cl2CuCl2，所以Cl的非金属性强于S。点燃△点燃第4页，共36页，2023年，2月20日，星期五特别提醒实验设计的要求：①安全易做;②原料经济、常见;③现象明显、独特;④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。第5页，共36页，2023年，2月20日，星期五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。第6页，共36页，2023年，2月20日，星期五【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：实验方案实验现象①用砂纸擦后的镁带与沸水反应,再向反应后溶液中滴加酚酞(A)浮于水面,熔成一个小球,在水面上无定向移动,随之消失,溶液变红色②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水(B)产生气体,可在空气中燃烧,溶液变成浅红色第7页，共36页，2023年，2月20日，星期五③钠与滴有酚酞试液的冷水反应(C)反应不十分强烈,产生可燃性气体④镁带与2mol/L的盐酸反应(D)剧烈反应,产生可燃性气体⑤铝条与2mol/L的盐酸反应(E)生成白色胶状沉淀，既而沉淀消失⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量(F)生成淡黄色沉淀第8页，共36页，2023年，2月20日，星期五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：

。第9页，共36页，2023年，2月20日，星期五（3）实验内容：（填写题给信息表中的序号）实验方案实验现象有关化学方程式第10页，共36页，2023年，2月20日，星期五（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。第11页，共36页，2023年，2月20日，星期五解析

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。第12页，共36页，2023年，2月20日，星期五答案

（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、2mol/L的盐酸、NaOH溶液、蒸馏水、酚酞、AlCl3溶液第13页，共36页，2023年，2月20日，星期五（3）实验内容：（填写题给信息表中的序号）实验方案实验现象有关化学方程式③A2Na+2H2O2NaOH+H2↑①BMg+2H2OMg(OH)2+H2↑④DMg+2HClMgCl2+H2↑⑤C2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑⑥EAlCl3+3NaOHAl(OH)3↓+3NaClAl(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O②FH2S+Cl22HCl+S↓第14页，共36页，2023年，2月20日，星期五(4)金属性：Na>Mg>Al；非金属性：Cl>S(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0.1mol/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。第15页，共36页，2023年，2月20日，星期五【实验探究3】下表为元素周期表的一部分，请回答有关问题：ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA02①②3③④⑤⑥⑦⑧4⑨⑩第16页，共36页，2023年，2月20日，星期五(1)⑤和⑧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⑥、⑨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⑦、⑩单质氧化性的强弱：

。第17页，共36页，2023年，2月20日，星期五解析

根据题给①~⑩元素在元素周期表中的位置可以首先推出它们分别是：①为氮，②为氟，③为镁，④为铝，⑤为硅，⑥为硫，⑦为氯，⑧为氩，⑨为钾，⑩为溴，这样就可以很容易地回答所提问题。答案

（1）SiAr(2)KF(3)铝2Al（OH）3+3H2SO4Al2(SO4)3+6H2OAl（OH）3+KOHKAlO2+2H2O（4）将⑦单质（Cl2）通入盛有⑩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第18页，共36页，2023年，2月20日，星期五迁移应用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 () ①HCl的溶解度比H2S大；②盐酸的酸性比氢硫酸（H2S水溶液）强；③HCl的稳定性比H2S强；④HCl的还原性比H2S强；⑤HClO的酸性比H2SO4强；⑥Cl2与铁反应生成FeCl3，而S与铁反应生成FeS；⑦Cl2能与H2S反应生成S；⑧在周期表中Cl处于S同周期的右侧；⑨还原性：Cl-＜S2- A.③④⑤⑦⑧⑨ B.③⑥⑦⑧ C.③⑥⑦⑧⑨ D.全部第19页，共36页，2023年，2月20日，星期五解析

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：①②两项不能说明元素原子的得失电子能力强弱；③是正确的；④项的顺序反了，应该是H2S的还原性比HCl强；⑤项中HClO不是氯元素的最高价含氧酸；⑥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；⑦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；⑧项是利用元素在周期表中的相对位置进行判断的；⑨项是利用逆向思维来进行判断的。答案C第20页，共36页，2023年，2月20日，星期五2.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价第21页，共36页，2023年，2月20日，星期五解析

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第22页，共36页，2023年，2月20日，星期五3.（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ⅦA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。第23页，共36页，2023年，2月20日，星期五 （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： ①LiOH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：

。 ②Li2CO3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：

。第24页，共36页，2023年，2月20日，星期五答案（1）下表中(2)ⅣA第25页，共36页，2023年，2月20日，星期五(3)锂、镁的位置见（1）小题图①不溶于水，受热能分解，2LiOHLi2O+H2O②受热能分解，Li2CO3Li2O+CO2↑(4)钠NaOH+Al(OH)3NaAlO2+2H2O第26页，共36页，2023年，2月20日，星期五解析

（2）在周期表中最高正价和最低负价相等的元素，在第ⅣA族中出现，因为第ⅣA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ⅣA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。第27页，共36页，2023年，2月20日，星期五4.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）

；第28页，共36页，2023年，2月20日，星期五 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

。第29页，共36页，2023年，2月20日，星期五 (4)①在火箭推进器中装有液态B2A4和液态A2C2，已知0.4mol液态B2A4和足量液态A2C2反应，生成气态B2和气态A2C，放出256.6kJ的热量。试写出该反应的热化学方程式：

。 ②B2A4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

。第30页，共36页，2023年，2月20日，星期五答案

(1)氧B、C(2)HSO+H+SO2↑+H2O(3)HS-+OH-S2-+H2O(4)①N2H4（l）+2H2O2(l)N2（g）+4H2O（g）ΔH=-641.5kJ/mol②O2+2H2O+4e-4OH-第31页，共36页，2023年，2月20日，星期五解析

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）。第32页，共36页，2023年，2月20日，星期五5.（2008·上海，23（B)改编）元素A~D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性质或结构信息单质制成的高压灯，发出的黄光透雾力强、射程远工业上通过分离液态空气获得其单质。原子的最外层未达到稳定结构单质常温、常压下是气体，原子半