Question

18．某同學做同周期元素性質遞變規律實驗時，自己設計了一套實驗方案，并記錄了有關實驗現象如表：

實驗方案	實驗現象
1．用砂紙擦后的鎂帶與熱水反應，再向反應后溶液中滴加酚酞	A．浮于水面，熔成一個小球，在水面上無定向移動，隨之消失，溶液變紅色
2．向Na2S溶液中滴加新制的氯水	B．產生氣體，可在空氣中燃燒，溶液變成淺紅色
3．鈉與滴有酚酞試液的冷水反應	C．反應不十分強烈，產生的氣體可以在空氣中燃燒
4．鎂帶與2mo1•L-1的鹽酸反應	D．劇烈反應，產生可燃性氣體
5．鋁條與2mo1•L-1的鹽酸反應	E．生成白色膠狀沉淀，既而沉淀消失
6．向A1Cl3溶液滴加NaOH溶液至過量	F．生成淡黃色沉淀

請你幫助該同學整理并完成實驗報告：
（1）實驗目的：驗證第三周期元素從左到右金屬性遞減、非金屬性遞增的規律．
（2）實驗儀器：試管、酒精燈、鑷子、小刀、玻璃片、膠頭滴管等．
（3）實驗內容：（填寫題給信息表中的序號和字母）：

實驗方案	實驗現象	有關化學方程式

（4）實驗結論：金屬性：Na＞Mg＞Al，非金屬性：Cl＞S．
（5）請用物質結構理論簡單說明具有上述結論的原因：Na、Mg、Al、S、Cl原子半徑隨電子數增多而減小，所以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．
（6）請你補充兩組簡單易行的實驗方案，證明此周期另外兩種主族元素性質的遞變規律．
（7）本周期單核離子半徑最小的粒子的符號是Al ³⁺．

Answer 1

分析 （1）實驗目的為同周期元素性質遞變規律；
（2）根據實驗步驟來選擇所需的實驗儀器；
（3）金屬的金屬性越強，其單質與酸或水反應越劇烈，氫氧化鋁能溶于強堿NaOH溶液生成可溶性的偏鋁酸鈉，硫化鈉能被氯氣氧化；
（4）元素的金屬性越強，金屬與水或與酸反應的劇烈程度，其最高價氧化物的水化物的堿性越強；非金屬的非金屬性越強，其單質的氧化性越強；
（5）同周期由左向右原子半徑逐漸減小，核電核數逐漸增大，則原子核對核外電子的吸引能力逐漸增強即失電子能力減弱，得電子能力增強；
（6）元素的非金屬性越強，其最高價氧化物的水化物酸性越強，強酸能和弱酸鹽反應生成弱酸；
（7）本周期單核離子半徑最小的粒子是鋁離子．

解答 解：（1）根據題意“某同學做同周期元素性質遞變規律實驗時”以及所做實驗可以判斷，本實驗的實驗目的是：驗證第三周期元素從左到右金屬性遞減、非金屬性遞增的規律．
故答案為：驗證第三周期元素從左到右金屬性遞減、非金屬性遞增的規律；
（2）根據每個實驗過程可知，這些實驗要用到的儀器有：試管、酒精燈、鑷子、小刀、玻璃片、膠頭滴管等；
故答案為：試管、酒精燈、鑷子、小刀、玻璃片、膠頭滴管等；
（3）根據元素周期表第三周期元素的排列順序，可確定實驗操作順序和相關的實驗現象等（如下表）．

實驗方案	實驗現象	有關化學方程式
3	A	2Na+2H2O═2NaOH+H2↑
1	B	Mg+2H2O═Mg（OH）2+H2↑
4	D	Mg+2HCl═MgCl2+H2↑
5	C	2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑
6	E	AlCl3+3NaOH═Al（OH）3↓+3NaCl Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O
2	F	H2S+Cl2═2HCl+S↓

（4）根據實驗①③，說明與水反應時鈉比鎂劇烈，即鈉的金屬性比鎂強．根據④⑤，說明與同濃度的鹽酸反應，鋁比鎂劇烈，即鋁的金屬性比鎂強．⑥說明氫氧化鋁既能與酸反應，又能與堿反應，即氫氧化鋁既有酸性又有堿性，因此鋁既有金屬性又有非金屬性．由以上分析第三周期，金屬元素的金屬性由強到弱的順序是：Na＞Mg＞Al，即同周期從左到右元素的金屬性逐漸減弱；
故答案為；金屬性：Na＞Mg＞Al，非金屬性：Cl＞S；
（5）Na、Mg、Al、S、Cl，原子核外都有三個電子層，但原子半徑隨電子數增多而減小，所以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；
故答案為：Na、Mg、Al、S、Cl原子半徑隨電子數增多而減小，所以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；
（6）可向硅酸鈉溶液中滴加磷酸，有白色膠狀沉淀產生，表明磷酸酸性比硅酸酸性強，則磷的非金屬性比硅強．
故答案為：可向硅酸鈉溶液中滴加磷酸，觀察是否有白色膠狀沉淀產生；
（7）第三周期元素，其原子先失電子后得電子，電子層數越多其離子半徑越大，電子層結構相同的離子，離子半徑隨著原子序數增大而減小，所以第三周期元素中離子半徑最小的是Al ³⁺，
故答案為：Al ³⁺．

點評 本題考查性質實驗方案設計，為高頻考點，側重考查學生實驗操作、實驗觀察及實驗設計能力，明確實驗原理、物質性質及其遞變規律是解本題關鍵，熟練掌握第三周期元素周期律并靈活運用，題目難度不大．