Question

某同學做同主族元素性質相似性、遞變性實驗時，自己設計了一套實驗方案，并記錄了有關實驗現象（見下表，表中的“實驗方案”與“實驗現象”前后不一定是對應關系）．
實驗方案實驗現象
①將氯水滴加到溴化鈉溶液中，振蕩后加入適量CCl₄溶液，振蕩，靜置A．浮在水面上，熔成小球，不定向移動，隨之消失
②將一小塊金屬鈉放入冷水中B．分層，上層無色，下層紫色
③將溴水滴加到NaI溶液中，振蕩后，再加入適量CCl₄，再振蕩，靜置C．浮在水面上，熔成小球，不定向移動，并伴有輕微的爆炸聲，很快消失
④將一小塊金屬鉀放入冷水中D．分層，上層無色，下層橙色
請你幫助該同學整理并完成實驗報告．
（1）【實驗目的】：

 

．
（2）【實驗用品】
①試劑：金屬鈉、金屬鉀、新制氯水、溴水、0.1mol?L^-1 NaBr溶液、0.1mol?L^-1 NaI溶液、CCl₄等．
②儀器：

 

、

 

、鑷子、小刀、玻璃片等．
（3）【實驗內容】（填寫與實驗方案對應的實驗現象的標號和化學方程式）：

實驗方案

實驗現象

化學方程式

①

②

③

④

（4）【實驗結論】：

 

．
（5）請用原子結構的知識簡單解釋上述實驗結論

 

．

Answer 1

分析：（1）依據題干信息結合實驗過程和現象可知是研究同主族元素性質的遞變規律；
（2）根據實驗條件和實驗藥品的性質判斷所需儀器；
（3）依據實驗步驟和實驗現象，結合物質性質和反應現象進行對應，寫出反應的化學方程式；
（4）分析金屬和非金屬反應的產物和劇烈程度，結合金屬性和非金屬性強弱的判斷依據分析判斷，同主族從上到下失電子能力依次增強，得電子能力依次減弱；
（5）原子結構分析同主族遞變規律，最外層電子數相同，化學性質相似，電子層數依次增多，原子半徑依據增，失電子能力增強，得到電子能力減弱．

解答：解：（1）依據某同學做同主族元素性質相似性、遞變性實驗時，自己設計了一套實驗方案，結合實驗過程和實驗現象可知實驗目的是探究同主族元素性質的相似性和遞變性，
故答案為：探究同主族元素性質的相似性和遞變性；
（2）該試驗涉及滴加溶液，則需膠頭滴管，實驗過程中離不開試管，
故答案為：試管、膠頭滴管；
（3）①將氯水滴加到NaBr溶液中，振蕩后再加入適量CCl₄，振蕩，靜置，D、分層，上層無色，下層橙紅色，反應為Cl₂+2NaBr═2NaCl+Br₂；
 ②將一小塊金屬鈉放入到冷水中，A、浮在水面上，熔成小球，不定向移動，隨之消失，反應的化學方程式為 2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑；
③將溴水滴加到NaI溶液中，振蕩后再加入適量 CCl₄，振蕩，靜置，B、分層，上層無色，下層紫紅色，反應為 Br₂+2NaI═2NaBr+I₂；
④將一小塊金屬鉀放入冷水中，C、浮在水面上，熔成小球，不定向移動，并伴有輕微的爆炸聲，很快消失，反應為2K+2H₂O═2KOH+H₂↑，
故答案為：

實驗內容	實驗現象	化學方程式
①	D	Cl2+2NaBr═2NaCl+Br2
②	A	2Na+2H2O═2NaOH+H2↑
③	B	Br2+2NaI═2NaBr+I2
④	C	2K+2H2O═2KOH+H2

（4）鈉和鉀都與水反應，但反應劇烈程度不同，鉀比鈉活潑；氯、溴、碘同屬于同主族元素，實驗的反應和現象可知，氯氣置換出溴單質，溴單質可以置換出碘單質，說明氧化性氯氣大于溴單質大于碘單質，證明化學性質相似，但存在不同，同主族元素性質相似，且從上到下，元素失電子能力增強，得電子能力減弱，
故答案為：同主族元素性質相似；自上而下元素原子失電子能力增強，得電子能力減弱；
（5）由于同主族元素原子最外層電子數相同，所以同主族元素性質具有相似性．同主族元素從上到下，電子層數增加，原子半徑增大，原子核對最外最外層電子引力變小，失電子能力增強，得電子能力減弱，
故答案為：由于同主族元素原子最外層電子數相同，所以同主族元素性質相似．又由于隨著原子序數的遞增，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的吸引力減弱，所以元素原子得電子能力減弱，失電子能力增強．

點評：本題考查了同主族元素性質遞變規律的性質實驗設計和驗證，題目難度中等，注意掌握金屬失電子、非金屬得到電子的能力強弱比較方法和反應現象判斷．