Question

短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置关系如右图所示，已知在同周期元素的常见简单离子中，W的简单离子半径最小，X、Y、Z、W的单质及其化合物在日常生活中用途极其广泛。

	X	Y	Z
W

 
（1）X元素在元素周期表中的位置___ __________。
（2）X、Y、Z元素的氢化物均有两种或两种以上，其中一定条件下，液态YH₃与液态H₂Z可以发生类似方式电离，则液态YH₃中阴离子的电子式为_______________。
（3）超细WY粉末被应用于大规模集成电路领域。其制作原理为W₂Z₃、Y₂、X在高温下反应生成两种化合物，这两种化合物均由两种元素组成，且原子个数比均为1∶1；其反应的化学方程式为                             _。
（4）以W为材料制成的容器在空气中具有自我保护作用，这种容器____（填“能”或“不能”）用来腌制咸菜，原因是_________________________________________。
（5）某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定XZ的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中Z^2-可以在固体介质NASICON中自由移动。则负极的反应式___________。

关于该电池的下列说法，正确的是______
A．工作时电极b作正极，Z^2- 通过固体介质NASICON由电极b流向电极a
B．工作时电流由电极a通过传感器流向电极b
C．传感器中通过的电流越大，尾气中XZ的含量越高
（6）由元素X与元素Z组成的某种阴离子具有还原性，能被酸性KMnO₄氧化，请填写相应的离子，并给予配平：。

Answer 1

（1）第二（或2）周期ⅣA 族（2分） （2）（2分）
（3）Al₂O₃ + N₂ + 3C  2AlN + 3CO（2分）
（4）不能（1 分）；氯离子会破坏铝表面氧化膜（2分）
（5）CO + O^2-―2e-＝CO₂（2分）；AC（2分）
（6）（2分）

试题分析：短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置关系如图所示，已知在同周期元素的常见简单离子中，W的简单离子半径最小，根据元素的相对位置可知，W应该是第三周期元素，所以W一定是铝元素，则X、Y、Z分别是C、N、O。
（1）碳元素在元素周期表中的位置是第二周期第ⅣA 族。
（2）一定条件下，液态YH₃与液态H₂Z可以发生类似方式电离，则根据水的电离方程式H₂O＋H₂OH₃O^＋＋OH^－可知，液态YH₃的电离方程式为NH₃＋NH₃NH₄^＋＋NH₂^－，因此阴离子的电子式为。
（3）制作原理为W₂Z₃、Y₂、X在高温下反应生成两种化合物，这两种化合物均由两种元素组成，且原子个数比均为1∶1；则依据原子守恒可知，两种化合物应该是AlN和CO，所以其反应的化学方程式为Al₂O₃ + N₂ + 3C  2AlN + 3CO。
（4）由于咸菜中含有大量的氯离子，而氯离子会破坏铝表面氧化膜，所以该容器不能用来腌制咸菜。
（5）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，所以在该原电池中CO在负极通入发生氧化反应生成CO₂，空气在正极通入氧气得到电子生成O^2-，O^2-由正极移向负极，所以负极电极反应式为CO + O^2-―2e-＝CO₂；A．工作时电极b作正极，Z^2- 通过固体介质NASICON由电极b流向电极a，A正确；B．工作时电流由电极b通过传感器流向电极a，B不正确；C．传感器中通过的电流越大，消耗的CO越多，这说明尾气中XZ的含量越高，C正确，答案选AC。
（6）元素X与元素Z组成的某种阴离子具有还原性，能被酸性KMnO₄氧化，该阴离子是C₂O₄^2－。反应中碳元素的化合价从+3价升高到+4价失去1个电子，而Mn元素的化合价从+7价降低到+2价得到5个电子，因此根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比是2:5，则根据原子守恒可知，配平后的方程式为5C₂O₄^2－＋2MnO₄^－＋16H^＋=10CO₂＋2Mn^2＋＋8H₂O。