师：同学们，大家好，今天这堂课我们学习预测同主族元素的性质。在化学史上，门捷列夫曾做过大胆预测，比如他预测在硅和锡之间存在一种元素“类硅”。多年后，德国化学家文克勒发现了这种元素，并将其命名为锗。它的相对原子质量、密度及相关性质与门捷列夫的预言极为相似。大家思考一下，门捷列夫是依据什么规律得出如此准确的结果呢？学了今天的知识，大家就能明白。
在讲课之前，我们先复习上节课的内容。上节课介绍了元素金属性和非金属性强弱的判断方法。对于元素金属性强弱的判断，可以依据以下几种方法：一是根据金属单质与盐溶液之间的置换反应；二是根据金属单质从酸或水中置换出氢的难易程度；三是根据其最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。对于元素非金属性强弱的判断，也有几种方法：第一，根据非金属单质间的置换；第二，根据非金属单质与氢气化合生成气态氢化物的难易以及气态氢化物的稳定性；第三，根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来判断。
今天，我们以第一主族的碱金属元素和第七主族的卤族元素为例，讲解同主族元素的相关性质。首先，大家看第一主族碱金属元素和第七主族卤族元素的核外电子排布。思考一下，它们的原子半径是如何变化的？
生：从上到下，同一主族元素的原子半径逐渐变大。
师：非常好。那同一主族元素，它们的最外层电子排布有什么特点呢？在碱金属元素里，从上到下元素原子的最外层电子均为一个电子；在卤族元素当中，最外层电子均为7个电子。对于同一主族元素，其最外层电子数相同，从上到下原子半径逐渐增大。结合同主族元素的结构特点以及之前所学知识，请大家预测同一主族元素原子得失电子的能力如何变化。请阅读教材相关内容，分组讨论并回答。
生：在同一主族内元素原子的最外层电子数相同，所以同主族元素的化学性质相似。同一主族元素从上到下，随着原子核外电子层数增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小，元素原子的得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强。
师：那我们的预测是否准确呢？我们以第七主族卤族元素性质的递变规律为例。请大家利用所提供的试剂设计实验方案，探究卤族元素的非金属性递变规律。提供的试剂有氯水、溴水、碘水、溴化钠溶液、碘化钠溶液、淀粉溶液。请结合所学知识及提供的试剂设计实验方案，分组讨论并回答。
生：可以利用卤素单质间的置换来探究卤族元素非金属性的强弱。
师：没错。大家注意观察，向两支试管中各加入适量碘化钠溶液，向其中一支试管中滴入几滴氯水，震荡试管，看到溶液呈黄色；向另一支试管中滴入几滴溴水，震荡试管，溶液也呈黄色。然后向这两支试管中分别滴入几滴淀粉溶液，震荡试管，看到溶液呈特殊的蓝色。这个实验说明，氯和溴分别把碘从碘化钠中置换出来，淀粉遇碘变蓝色。
接着，向两支试管中分别加入适量溴化钠溶液，然后向其中一支试管中滴入几滴氯水，震荡试管，可以看到溶液呈橙黄色；向另外一支试管中滴入几滴碘水，震荡试管没有显著变化。这个实验说明，氯水可以把溴从溴化钠中置换出来，碘则不可以。从实验可以看出，氯元素的非金属性比溴的强，溴元素的非金属性比碘的强。
除了通过卤素单质间的置换，还可以根据卤素单质与氢气化合的难易程度以及气态氢化物的稳定性来判断元素的非金属性强弱。比如，氟气与氢气在冷暗处就能爆炸化合；氯气和氢气光照或点燃时剧烈反应；溴与氢气需要加热，且反应比较缓慢；碘与氢气需要持续不断地加热，反应也很缓慢。从卤素单质与氢化合的难易程度可以看出，从氟到碘与氢化合越来越难。它们对应的氢化物稳定性，氟化氢很稳定，氯化氢稳定，溴化氢较稳定，碘化氢不稳定，易分解，也可以看出从氟元素到碘元素，它们对应的气态氢化物的稳定性越来越弱，也就说明从氟元素到碘元素，它们的非金属性在逐渐减弱。同时，还可以根据它们最高价氧化物对应的水化物的酸性来判断。高氯酸的酸性比高溴酸的酸性强，高溴酸的酸性比高碘酸的酸性强。由此可以看出，对于卤族元素而言，从氟到氯到溴到碘，它们的得电子能力依次减弱，非金属性也依次减弱。对于同主族元素，其非金属性从上到下是逐渐减弱的。
下面我们再以第一主族的碱金属元素为例，研究同主族元素金属性强弱的递变规律。第一主族除氢之外的元素是锂、钠、钾、铷、铯。前面我们学习过，可以根据金属单质与水反应的剧烈程度来比较它们的金属性强弱。请大家注意观察实验视频。将一小块锂放入水中，锂和水反应生成氢氧化锂和氢气，可以看到锂浮在水面四处游动，滴入酚酞溶液，溶液呈红色。向盛有水的水槽中滴入几滴酚酞溶液，加入一小块钠，可以看到钠在水中四处游动，迅速熔化成一个闪亮的小球，并发出嘶嘶的响声，水槽中的溶液变红色。用滤纸擦干钾表面的煤油，放到锥形瓶中，迅速盖上玻璃片，可以看到钾与水剧烈反应，点燃气体可以听到爆鸣声，滴入酚酞试液可以看到溶液变红色，后面还有铷和铯与水反应。从碱金属元素的单质与水反应的剧烈程度，可以看出反应越来越剧烈。我们还可以根据它们最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱来判断。氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷和氢氧化铯，它们的碱性也是逐渐增强的。从以上可以看出，对于碱金属元素而言，从锂到钠到钾到铷到铯，它们的失电子能力逐渐增强，金属性也逐渐增强。我们可以得出结论，同主族元素的金属性从上到下逐渐增强。