实验活动3 同周期、同主族元素性质的递变
【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。
【实验仪器】
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。
【实验药品】
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-1 NaOH溶液、2 mol·L-1盐酸 、酚酞溶液、蒸馏水。
【实验步骤】
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溶液变橙黄色，NaI溶液变棕褐色。化学方程式：2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2，2NaI+Cl2===2NaCl+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NaI溶液变褐色。化学方程式：2NaI+Br2===2NaBr+I2。
结论：卤素单质的氧化性：Cl2>Br2>I2。卤族元素的非金属性：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，向盛有冷水的试管中加入一小块已用砂纸打磨好的镁条，并分别向烧杯和试管中滴入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，发出响声，溶液变红色，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+2H2O===2NaOH+H2↑、Mg+2H2O===Mg(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，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。镁与热水反应比与冷水反应快。
(2)镁和铝的金属性、非金属性
①向一支试管中加入MgCl2溶液，然后滴加氨水，直到不再产生白色沉淀为止。将Mg(OH)2沉淀分装在两支试管中，向一支试管中滴加2 mol·L-1 盐酸，向另一支试管中滴加2 mol·L-1 NaOH溶液，边滴加边振荡，观察到的现象是Mg(OH)2沉淀能溶于盐酸，不能溶于NaOH溶液。反应的化学方程式：Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O。
②向另一支试管中加入AlCl3溶液，然后滴加氨水，直到不再产生白色沉淀为止。将Al(OH)3沉淀分装在两支试管中，向一支试管中滴加2 mol·L-1 盐酸，向另一支试管中滴加2 mol·L-1 NaOH溶液，边滴加边振荡，观察到的现象是Al(OH)3沉淀能溶于盐酸，也能溶于NaOH溶液。反应的化学方程式：Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O，Al(OH)3+NaOH===Na[Al(OH)4]。
结论：Mg(OH)2是中强碱；Al(OH)3是两性氢氧化物。这说明铝虽是金属，但已表现出一定的非金属性。金属性：Mg>Al。
综合以上实验可得出：同一主族元素，从上到下，随着原子序数的增加，非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。 同一周期元素，从左至右，随着原子序数的增加，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
【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，氯水久置，HClO会发生分解，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.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原子半径呈现周期性变化，故元素的性质也呈现周期性变化。
3.为了比较氯元素与碳元素的非金属性强弱，可否用盐酸与碳酸钠反应生成二氧化碳，得出非金属性氯大于碳？原因是什么？
提示 否，比较非金属性强弱应该比较最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，而盐酸是HCl的水溶液，不是氯元素的最高价氧化物对应水化物的水溶液。
4.把一小块钠投入到氯化镁溶液中，钠并不能置换出镁，能否说明钠元素的金属性不如镁？
提示 钠投入到氯化镁溶液中，首先和水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH和MgCl2反应生成Mg(OH)2沉淀，不能说明Na的金属性不如Mg。