Question

如何利用实验室常见的药品试剂探究11号～17号元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强？已知实验室有你想用到的仪器和药品、试纸等一切用品．
猜想与假设：（1）用

钠、镁、铝

三种金属分别与水反应，通过观察生成气泡的速率便会得出从

钠

到

铝

金属性逐渐减弱．
（2）因实验室不可能有硅单质，但可以测0.1mol/L的

Na₂SiO₃

溶液和

Na₃PO₄

溶液及Na₂SO₄溶液的pH，推断三种盐溶液的水解情况，得出

H₂SiO₃

、

H₃PO₄

、硫酸三种最高价含氧酸的酸性强弱顺序是

H₂SiO₃＜H₃PO₄＜H₂SO₄

，从而得出从

Si

到

S

非金属性逐渐增强．
（3）制取饱和的氯水和饱和的氢硫酸溶液，用将

饱和氯水滴加到饱和氢硫酸溶液中的

方法，通过

溶液中有浅黄色沉淀生成

现象便直接得出非金属性S比Cl弱．
设计和实施方案：（1）用列表的方式（从实验方案、实验现象、有关化学方程式）完成你的实验报告中的实验内容．
（2）实验结论是

金属性：Na＞Mg＞Al，非金属性：Si＜P＜S＜Cl

．
（3）请你用物质结构理论知识解释结论．

Answer 1

分析：猜想与假设：（1）根据金属与水反应的快慢来分析金属性的变化规律；
（2）根据盐溶液的pH及水解规律来分析最高价含氧酸的酸性，并得出非金属性的变化规律；
（3）利用氧化还原反应来比较非金属性的强弱；
设计和实施方案：（1）利用实验方案、实验现象、有关化学方程式来分析；
（2）根据实验的现象来分析实验的结论；
（3）原子结构决定元素的性质，利用原子的电子层数相同时，最外层电子数决定元素的化学性质来解答．

解答：解：猜想与假设：（1）将第三周期的钠、镁、铝分别与水反应，可观察到从钠到铝生成气泡的速率在减小，则从钠到铝的金属性在减弱，
故答案为：钠、镁、铝；钠；铝；
（2）根据盐有弱才水解，无弱不水解的规律，来测定硅酸钠溶液、磷酸钠溶液、硫酸钠溶液的pH，pH在减小，则硅酸的酸性最弱，硫酸的酸性最强，
从而得出非金属性Si＜P＜S，故答案为：Na₂SiO₃；Na₃PO₄；H₂SiO₃；H₃PO₄；H₂SiO₃＜H₃PO₄＜H₂SO₄；Si；S；
（3）因氯气具有氧化性，硫化氢具有还原性，则将饱和氯水滴加到饱和氢硫酸溶液中，会观察到溶液中有浅黄色沉淀生成，则说明Cl的非金属性大于S，
故答案为：饱和氯水滴加到饱和氢硫酸溶液中的；溶液中有浅黄色沉淀生成；
设计和实施方案：（1）根据镁条、铝条都要用砂纸擦后放入沸水中镁反应，而钠与冷水反应，Na₂SiO₃（aq）的pH比
Na₃PO₄（aq）的pH大且都大于7；Na₂SO₄（aq）的pH为7（中性），饱和氯水滴加到饱和氢硫酸溶液中，会观察到溶液中
有浅黄色沉淀生成，故答案为：

实验方案	实验现象	有关化学方程式
用砂纸擦后的镁条、铝条分别投入到盛有沸水的小烧杯中，再分别滴加酚酞	投入镁条的试管有大量气泡产生，滴加酚酞后溶液变成浅红色；投入铝条的试管中无明显现象．	Mg+2H2O   △   .   Mg（OH）2+H2↑
将一绿豆粒大小的钠投入到盛有冷水且预先滴有酚酞的小烧杯中	钠浮于水面上，迅速熔成闪亮小球四处游动，有响声，随之消失，溶液很快变红色	2Na+2H2O═2NaOH+H2↑
用玻璃棒分别蘸取0.1mol/L的Na2SiO3（aq）、 Na3PO4（aq）、Na2SO4（aq）测其pH	Na2SiO3（aq）的pH比Na3PO4（aq）的pH大且都大于7；Na2SO4（aq）的pH为7（中性）	SiO32-+2H2OH2SiO3+2OH-； PO43-+H2OHPO42-+OH-
用滴管向盛有5mL饱和氢硫酸溶液的试管中滴加饱和的氯水	试管中有淡黄色沉淀生成	Cl2+H2S═2HCl+S↓

（2）根据金属与水反应的剧烈程度可知金属性Na＞Mg＞Al，根据非金属最高价含氧酸的酸性可知非金属性
Si＜P＜S＜Cl，故答案为：金属性：Na＞Mg＞Al，非金属性：Si＜P＜S＜Cl；
（3）因Na、Mg、Al、Si、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、4、6、7，原子半径随电子数增多而减小，所以原子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，则第三周期从左到右元素的金属性在减弱，非金属性在增强，
答：Na、Mg、Al、Si、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、4、6、7，原子半径随电子数增多而减小，所以原子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．

点评：本题考查同周期元素的性质变化规律，学生应学会设计实验来验证元素的性质，明确变换一个角度就是实验目的，也应是要得出的结论，并注意设计实验方案，关键细节要注意到，如镁条、铝条都要用砂纸擦后放入沸水中，设计的方案尽量具有可操作性和简单性来解答．