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2019高一化學 實驗13 同周期元素金屬性的遞變學案.docx

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2019高一化學 實驗13 同周期元素金屬性的遞變學案.docx

實驗13 同周期元素金屬性的遞變 鈉、鎂、鋁與水、酸的反應 1、掌握鈉、鎂、鋁與水反應的原理、現(xiàn)象 2、探究不同金屬與水反應的快慢 3、探究第三周期元素金屬性強弱的遞變規(guī)律 2Na+H2O===2NaOH+H2 ↑ #Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑# 2Na+2HCl===2NaCl+H2↑ Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 小試管、砂紙、酒精燈、鎂帶、鋁片、1molL?1鹽酸、水 通過前面學習我們知道鈉在冷水中劇烈反應,金屬鈉浮在水面上、熔成閃亮的小球、四處游動、發(fā)出嘶嘶的響聲、溶液變紅(加酚酞)。鈉與鹽酸反應具有鈉與水反應的所有現(xiàn)象,但是更為劇烈。 實驗操作 取一小段鎂帶和一小片鋁,用砂紙除去表面的氧化膜,分別放入兩支試管中。向試管中加入2ml水,并滴入2滴酚酞溶液,觀察現(xiàn)象。過一會加熱試管至水沸騰,觀察現(xiàn)象。 取一小段鎂帶和一小片鋁,用砂紙除去表面的氧化膜,分別放入兩支試管,再加入2ml1molL?1鹽酸。觀察現(xiàn)象。 實驗現(xiàn)象 加入鎂帶的試管中未加熱時無現(xiàn)象,加熱后鎂帶上產(chǎn)生氣泡,溶液變紅色。 加入鋁片的試管中,無明顯現(xiàn)象。 鎂帶劇烈反應,有大量氣泡出現(xiàn),放出熱量;鋁片較迅速反應,有氣泡出現(xiàn),放出熱量。 化學方程式 Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑ Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 實驗結(jié)論 鎂和冷水反應較慢,與沸水反應較快。 鋁與熱水都不反應。 鎂與酸反應劇烈;鋁與酸反應較為劇烈。 金屬鎂比金屬鋁活潑 規(guī)律 綜合金屬鈉與水、酸的反應現(xiàn)象可知,第三周期元素的金屬性的變化規(guī)律 Na Mg Al Si P S Cl 金屬性逐漸減弱 鈉、鎂、鋁的金屬性依次減弱的原因? 三者的原子電子層數(shù)相同,隨著核電荷數(shù)的增加,原子半徑減小,核對外層電子吸引力依次增強,故失電子能力依次減弱,金屬性就逐漸減弱。 鈉、鎂、鋁的最高價氧化物對應的水化物的堿性強弱? NaOH:強堿 Mg(OH)2:中強堿 Al(OH)3:兩性氫氧化物 金屬性越強的金屬,對應的堿的堿性越強 由以上實驗我們可以得到的元素金屬性強弱判斷的依據(jù)有哪些? ①金屬單質(zhì)與水(或酸)反應置換出H2的難易程度(越易置換出氫氣,說明金屬性越強) ②最高價氧化物的水化物——氫氧化物的堿性強弱(堿性越強,則金屬性越強) ③金屬活動性順序表(位置越靠前,說明金屬性越強) 1.下列敘述正確的是() A.鎂鋁合金的抗腐蝕能力強,不與稀硫酸反應 B.Na的金屬活動性比Mg的強,故可用Na與MgCl2溶液反應制Mg C.鈉可與冷水劇烈反應,而鎂與熱水才能反應,說明鈉比鎂活潑 D.Fe在Cl2中燃燒生成FeCl3,其中Fe顯+3價,故Fe與其他非金屬反應的產(chǎn)物中,F(xiàn)e也顯+3價 【答案】C 【解析】A.合金中各成分金屬仍保持原有的化學性質(zhì),故鎂鋁合金易與稀硫酸反應,故A錯誤;B.Na是活潑金屬,與MgCl2溶液反應時,Na先與水反應生成NaOH和H2,不能置換出Mg,故B錯誤;C.鈉可與冷水劇烈反應,而鎂與熱水才能反應,是比較鈉與鎂的金屬性的方法,故C正確;D.Fe與其他非金屬反應的產(chǎn)物中,F(xiàn)e的化合價取決于非金屬的氧化性強弱,并不一定是+3價,如Fe與S反應生成的FeS中Fe顯+2價,故D錯誤。故選C。 2.下列各組元素性質(zhì)遞變情況不正確的是() A.N、P、F原子半徑依次增大 B.Li、Be、B原子最外層電子數(shù)依次增多 C.Na、K、Rb的金屬性依次增強 D.P、S、Cl元素最高正化合價依次升高 【答案】A 【解析】A.原子半徑F比N、P均小,故A錯誤;B.Li、Be、B在第二周期,同周期原子最外層電子數(shù)依次增多,故B正確;C.Na、K、Rb同主族元素從上到下元素的金屬性依次增強,故C正確;D.P、S、Cl原子最外層電子數(shù)分別為5、6、7,則P、S、Cl元素最高正價依次升高,故D正確;故選A。 3.下列氫氧化物中,堿性最強的是() A.LiOH B.NaOH C.KOH D.RbOH 【答案】D 【解析】元素金屬性越強,其最高價氧化物對應水化物的堿性越強。同主族元素從上而下金屬性逐漸增強,金屬性Li<Na<K<Rb,故堿性LiOH<NaOH<KOH<RbOH。答案選D。 4.依據(jù)元素周期表及元素周期律,下列推測不正確的是() A.H2SiO3的酸性比H3PO4的強 B.Mg(OH)2的堿性比Be(OH)2的強 C.HBr的熱穩(wěn)定性比HI的強 D.Ca的金屬性比Al的強 【答案】A 【解析】A.同周期自左向右非金屬性逐漸增強,最高價含氧酸的酸性逐漸增強,H2SiO3的酸性比H3PO4的弱,A錯誤;B.同主族從上到下金屬性逐漸增強,最高價氧化物水化物的堿性逐漸增強,則Mg(OH)2的堿性比Be(OH)2的強,B正確;C.同主族從上到下非金屬性逐漸減弱,氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱,則HBr的熱穩(wěn)定性比HI的強,C正確;D.同主族從上到下金屬性逐漸增強,同周期自左向右金屬性逐漸減弱,Ca的金屬性比Al的強,D正確。答案選A。 5.下列結(jié)論正確的是() ①微粒半徑:r(K+)>r(Al3+)>r(S2-)>r(Cl) ②氫化物的穩(wěn)定性:HF>HCl>H2S>PH3>SiH4 ③還原性:I>Br>Cl>Fe2+ ④氧化性:Cl2>S>Se>Te ⑤酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3>H3BO3 ⑥非金屬性:O>N>P>Si ⑦金屬性:Be<Mg<Ca<K A.①② B.①③ C.②④⑤⑥⑦ D.①③⑤ 【答案】C 【解析】①鉀離子與氯離子、硫離子的電子層結(jié)構(gòu)相同,核電荷數(shù)越多,離子半徑越小,則微粒半徑:r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Al3+),①錯誤;②元素的非金屬性越強,則氫化物的穩(wěn)定性越強,所以氫化物的穩(wěn)定性:HF>HCl>H2S>PH3>SiH4,②正確;③非金屬性越強,相應陰離子的還原性越弱,則離子的還原性:I->Br->Cl-。單質(zhì)溴能氧化亞鐵離子,則還原性Fe2+>Br-,鐵離子能把碘離子氧化為單質(zhì)碘,則還原性I->Fe2+,因此還原性是I->Fe2+>Br->Cl-,③錯誤;④元素的非金屬性越強,其單質(zhì)的氧化性越強,所以氧化性:Cl2>S>Se>Te,④正確;⑤非金屬性越強,最高價含氧酸的酸性越強,則酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3>H3BO3,⑤正確;⑥同周期從左到右元素的非金屬性逐漸增強,同主族從上到下逐漸減弱,所以非金屬性:O>N>P>Si,⑥正確;⑦同主族元素的金屬性從上到下逐漸增強,同周期自左向右金屬性逐漸減弱,所以金屬性:Be<Mg<Ca<K,⑦正確;答案選C。 6.下列排列順序不正確的是() A.堿性:KOH>NaOH>Mg(OH)2 B.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4 C.原子半徑:Al>Mg>Na D.熱穩(wěn)定性:HF>HCl>H2S 【答案】C 【解析】A.同周期從左向右金屬性逐漸減弱,同主族從上到下,金屬性逐漸增強,所以金屬性K>Na>Mg。金屬性越強,對應最高價氧化物的水化物的堿性越強,所以堿性:KOH>NaOH>Mg(OH)2,故A正確;B.同周期從左向右,非金屬性逐漸增強,對應最高價氧化物的水化物的酸性越強,所以酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4,故B正確;C.同周期從左向右原子半徑逐漸減小,所以原子半徑:Al<Mg<Na,故C錯誤;D.同周期從左向右非金屬性增強,同主族從上到下非金屬性逐漸減弱,且非金屬性增強,氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,所以熱穩(wěn)定性:HF>HCl>H2S,故D正確;本題答案為:C。 7.(1)取wg鈉、鎂、鋁分別與足量鹽酸反應,在相同條件下產(chǎn)生氫氣的體積之比是____________。 (2)取0.1mol鈉、鎂、鋁分別與足量鹽酸反應,在相同條件下產(chǎn)生氫氣的體積之比是________。 (3)若產(chǎn)生相同體積(同溫同壓)的氫氣,所需鈉、鎂、鋁三種金屬的物質(zhì)的量之比是______________;質(zhì)量之比是________。 (4)若將0.1mol鈉、鎂、鋁分別投入到10mL1molL-1鹽酸中,在標準狀況下產(chǎn)生氫氣的體積大小順序是__________________________。 【答案】(1)1/23∶1/12∶1/9 (2)1∶2∶3 (3)6∶3∶2 23∶12∶9 (4)鈉>鎂=鋁 【解析】(1)金屬鈉與鹽酸反應:2Na+2HCl===2NaCl+H2↑ 2 1 W/23 W/46 金屬鎂與鹽酸反應Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ 1 1 W/24 W/24 金屬鋁與鹽酸反應2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2 3 W/27 W/18 相同條件下,體積之比等于其物質(zhì)的量之比為W/46∶W/24∶W/18=1/23∶1/12∶1/9;(2)根據(jù)(1)中反應方程式,產(chǎn)生氫氣物質(zhì)的量分別為:0.05、0.1、0.15,相同條件下,物質(zhì)的量之比等于其體積之比,即為0.05∶0.1∶0.15=1∶2∶3;(3)生成氫氣體積相同,即生成氫氣物質(zhì)的量相同,反應方程式分別是2Na+2HCl=2NaCl+H2↑、Mg+2HCl===MgCl2+H2↑、2/3Al+2HCl=2/3AlCl3+H2↑,因此三種金屬物質(zhì)的量之比為2∶1∶2/3=6∶3∶2,其質(zhì)量比為623∶324∶227=23∶12∶9;(4)金屬鈉與鹽酸反應:2Na+2HCl===2NaCl+H2↑,由題意可知鹽酸顯然不足,產(chǎn)生氫氣物質(zhì)的量為0.005mol,過量金屬鈉與水反應:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,產(chǎn)生氫氣的量為(0.1-0.01)/2mol=0.045mol,共產(chǎn)生氫氣物質(zhì)的量為0.05mol,金屬鎂與鹽酸反應:Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,同理鹽酸不足,但過量鎂不與水反應,因此產(chǎn)生氫氣的量為0.005mol,金屬鋁與鹽酸反應:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,同理鹽酸不足,過量鋁不與水反應,產(chǎn)生氫氣物質(zhì)的量為0.005mol,綜上所述,產(chǎn)生氫氣體積大小順序是鈉>鎂=鋁。 8.鹵族元素的單質(zhì)能與H2反應,反應情況如下表所示: F2 在暗處能劇烈化合并發(fā)生爆炸,生成的化氫很穩(wěn)定 Cl2 光照或點燃發(fā)生反應,生成的氯化氫較穩(wěn)定 Br2 加熱至一定溫度才能反應,生成的溴化氫不如氯化氫穩(wěn)定 I2 不斷加熱才能緩慢反應,同一條件下,生成的HI會分解 (1)鹵族元素位于周期表中的_________族。 (2)用電子式表示HCl的形成過程________。 (3)依據(jù)上表,可以推測出:隨著核電荷數(shù)的增加,________(填字母)。 a.單質(zhì)的熔沸點逐漸升高 b.元素的非金屬性逐漸減弱 c.鹵化氫的還原性依次減弱 d.鹵化氫的穩(wěn)定性依次減弱 (4)I2與H2反應的化學方程式是____________________________________________。 (5)不同鹵素原子之間可形成鹵素互化物,其性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相近。BrCl和FeCl2水溶液發(fā)生反應的化學方程式為____________________________________________________。 【答案】(1)VIIA (2) (3)bd (4)H2+I22HI (5)3BrCl+6FeCl2===5FeCl3+FeBr3 【解析】(1)鹵族元素的最外層電子數(shù)=元素的主族序數(shù)=7,所以鹵族元素位于周期表中的ⅦA;(2)HCl屬于共價化合物,氫原子最外層電子與Cl最外層電子形成一對共用電子對,其形成過程可寫為;(3)a.鹵族元素,隨著原子序數(shù)的遞增,單質(zhì)的熔沸點逐漸升高,但是表中數(shù)據(jù)無法判斷,故錯誤;b.根據(jù)表中的信息:單質(zhì)和氫氣化合越來越難,得到鹵族元素隨著原子序數(shù)的遞增,元素的非金屬性逐漸減弱,故正確;c.元素的非金屬性逐漸減弱,鹵化氫的還原性依次增強,故錯誤;d.元素的非金屬性逐漸減弱,所以鹵化氫的穩(wěn)定性依次減弱,故正確;答案選bd;(4)I2與H2反應生成碘化氫是可逆反應,反應的化學方程式是H2+I22HI;(5)同鹵素原子之間可形成鹵素互化物,其性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相近,根據(jù)氯氣和FeCl2之間反應生成FeCl3的原理,推斷:BrCl和FeCl2在水溶液中發(fā)生反應的化學方程式為:3BrCl+6FeCl2===5FeCl3+FeBr3。 9.某同學為驗證元素周期表中元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,設(shè)計了如下實驗。 I.(1)將鈉、鉀、鎂、鋁各1mol分別投入到足量的同濃度的鹽酸中,試預測實驗結(jié)果:_____與鹽酸反應最劇烈,____與鹽酸反應的速率最慢;_____與鹽酸反應產(chǎn)生的氣體最多。 (2)向Na2S溶液中通入氯氣出現(xiàn)淡黃色渾濁,可證明Cl的非金屬性比S強,反應的離子方程式為:___________________________________。 II.利用下圖裝置可驗證同主族非金屬性的變化規(guī)律。 (3)儀器A的名稱為__________,B為__________,干燥管D的作用為___________。 (4)若要證明非金屬性:Cl>I,則A中加濃鹽酸,B中加KMnO4(KMnO4與濃鹽酸常溫下反應生成氯氣),C中加淀粉碘化鉀混合溶液,觀察到混合溶液_____的現(xiàn)象,即可證明。從環(huán)境保護的觀點考慮,此裝置缺少尾氣處理裝置,可用_____溶液吸收尾氣。 (5)若要證明非金屬性:C>Si,則在A中加鹽酸、B中加CaCO3、C中加Na2SiO3溶液觀察到C中溶液____________的現(xiàn)象,即可證明。但有的同學認為鹽酸具有揮發(fā)性,應用______溶液除去。 【答案】I.(1)鉀鋁鋁 (2)S2+Cl2===S↓+2C1 II.(3)分液漏斗錐形瓶防止倒吸 (4)變藍NaOH[或Ca(OH)2] (5)有白色沉淀生成飽和NaHCO3 【解析】I.(1)金屬活潑性順序為:鉀>鈉>鎂>鋁,所以相同條件下與鹽酸反應最激烈的是鉀,反應速率最慢的是鋁;生成1mol氫氣需要得到2mol電子,1mol鉀、鈉都失去1mol電子,1mol鎂失去2mol電子,而1mol鋁失去3mol電子,所以生成氫氣最多的是金屬鋁;(2)氯氣氧化性強于硫單質(zhì),所以氯氣能夠與硫離子反應生成硫,反應的離子方程式為:S2+Cl2===S↓+2C1,II.(1)儀器A為分液漏斗;球形干燥管D能夠防止倒吸,可以避免C中液體進入錐形瓶中,因此,本題正確答案是:分液漏斗;錐形瓶;防止倒吸;(2)濃鹽酸和高錳酸鉀反應生成氯氣,氯氣具有強氧化性,可與碘化鉀反應生成碘,因淀粉遇碘變藍色,則可觀察到溶液變藍,氯氣有毒,不能排放到空氣中,可與氫氧化鈉溶液反應而被吸收,則可用氫氧化鈉溶液進行尾氣吸收,少量時,也可用石灰水吸收,(3)因碳酸比硅酸強,二氧化碳可與硅酸鈉反應生成硅酸沉淀,溶液變渾濁,氯化氫具有揮發(fā)性,干擾實驗結(jié)果,需要將二氧化碳中的氯化氫除掉,根據(jù)氯化氫與碳酸氫鈉反應,而二氧化碳不反應,可以在B和C之間增加裝有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶。

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