Question

如何利用實驗室常見的藥品試劑探究11號～17號元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強？已知實驗室有你想用到的儀器和藥品、試紙等一切用品．
猜想與假設：（1）用

鈉、鎂、鋁

三種金屬分別與水反應，通過觀察生成氣泡的速率便會得出從

鈉

到

鋁

金屬性逐漸減弱．
（2）因實驗室不可能有硅單質，但可以測0.1mol/L的

Na₂SiO₃

溶液和

Na₃PO₄

溶液及Na₂SO₄溶液的pH，推斷三種鹽溶液的水解情況，得出

H₂SiO₃

、

H₃PO₄

、硫酸三種最高價含氧酸的酸性強弱順序是

H₂SiO₃＜H₃PO₄＜H₂SO₄

，從而得出從

Si

到

S

非金屬性逐漸增強．
（3）制取飽和的氯水和飽和的氫硫酸溶液，用將

飽和氯水滴加到飽和氫硫酸溶液中的

方法，通過

溶液中有淺黃色沉淀生成

現象便直接得出非金屬性S比Cl弱．
設計和實施方案：（1）用列表的方式（從實驗方案、實驗現象、有關化學方程式）完成你的實驗報告中的實驗內容．
（2）實驗結論是

金屬性：Na＞Mg＞Al，非金屬性：Si＜P＜S＜Cl

．
（3）請你用物質結構理論知識解釋結論．

Answer 1

分析：猜想與假設：（1）根據金屬與水反應的快慢來分析金屬性的變化規律；
（2）根據鹽溶液的pH及水解規律來分析最高價含氧酸的酸性，并得出非金屬性的變化規律；
（3）利用氧化還原反應來比較非金屬性的強弱；
設計和實施方案：（1）利用實驗方案、實驗現象、有關化學方程式來分析；
（2）根據實驗的現象來分析實驗的結論；
（3）原子結構決定元素的性質，利用原子的電子層數相同時，最外層電子數決定元素的化學性質來解答．

解答：解：猜想與假設：（1）將第三周期的鈉、鎂、鋁分別與水反應，可觀察到從鈉到鋁生成氣泡的速率在減小，則從鈉到鋁的金屬性在減弱，
故答案為：鈉、鎂、鋁；鈉；鋁；
（2）根據鹽有弱才水解，無弱不水解的規律，來測定硅酸鈉溶液、磷酸鈉溶液、硫酸鈉溶液的pH，pH在減小，則硅酸的酸性最弱，硫酸的酸性最強，
從而得出非金屬性Si＜P＜S，故答案為：Na₂SiO₃；Na₃PO₄；H₂SiO₃；H₃PO₄；H₂SiO₃＜H₃PO₄＜H₂SO₄；Si；S；
（3）因氯氣具有氧化性，硫化氫具有還原性，則將飽和氯水滴加到飽和氫硫酸溶液中，會觀察到溶液中有淺黃色沉淀生成，則說明Cl的非金屬性大于S，
故答案為：飽和氯水滴加到飽和氫硫酸溶液中的；溶液中有淺黃色沉淀生成；
設計和實施方案：（1）根據鎂條、鋁條都要用砂紙擦后放入沸水中鎂反應，而鈉與冷水反應，Na₂SiO₃（aq）的pH比
Na₃PO₄（aq）的pH大且都大于7；Na₂SO₄（aq）的pH為7（中性），飽和氯水滴加到飽和氫硫酸溶液中，會觀察到溶液中
有淺黃色沉淀生成，故答案為：

實驗方案	實驗現象	有關化學方程式
用砂紙擦后的鎂條、鋁條分別投入到盛有沸水的小燒杯中，再分別滴加酚酞	投入鎂條的試管有大量氣泡產生，滴加酚酞后溶液變成淺紅色；投入鋁條的試管中無明顯現象．	Mg+2H2O   △   .   Mg（OH）2+H2↑
將一綠豆粒大小的鈉投入到盛有冷水且預先滴有酚酞的小燒杯中	鈉浮于水面上，迅速熔成閃亮小球四處游動，有響聲，隨之消失，溶液很快變紅色	2Na+2H2O═2NaOH+H2↑
用玻璃棒分別蘸取0.1mol/L的Na2SiO3（aq）、 Na3PO4（aq）、Na2SO4（aq）測其pH	Na2SiO3（aq）的pH比Na3PO4（aq）的pH大且都大于7；Na2SO4（aq）的pH為7（中性）	SiO32-+2H2OH2SiO3+2OH-； PO43-+H2OHPO42-+OH-
用滴管向盛有5mL飽和氫硫酸溶液的試管中滴加飽和的氯水	試管中有淡黃色沉淀生成	Cl2+H2S═2HCl+S↓

（2）根據金屬與水反應的劇烈程度可知金屬性Na＞Mg＞Al，根據非金屬最高價含氧酸的酸性可知非金屬性
Si＜P＜S＜Cl，故答案為：金屬性：Na＞Mg＞Al，非金屬性：Si＜P＜S＜Cl；
（3）因Na、Mg、Al、Si、S、Cl原子核外都有三個電子層，但最外層電子數依次為1、2、3、4、6、7，原子半徑隨電子數增多而減小，所以原子核對最外層電子的吸引力依次增強，失電子能力減弱，得電子能力增強，則第三周期從左到右元素的金屬性在減弱，非金屬性在增強，
答：Na、Mg、Al、Si、S、Cl原子核外都有三個電子層，但最外層電子數依次為1、2、3、4、6、7，原子半徑隨電子數增多而減小，所以原子核對最外層電子的吸引力依次增強，失電子能力減弱，得電子能力增強．

點評：本題考查同周期元素的性質變化規律，學生應學會設計實驗來驗證元素的性質，明確變換一個角度就是實驗目的，也應是要得出的結論，并注意設計實驗方案，關鍵細節要注意到，如鎂條、鋁條都要用砂紙擦后放入沸水中，設計的方案盡量具有可操作性和簡單性來解答．