Question

16．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第二周第ⅣA族_．
（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Al₂O₃+N₂+3C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlN+3CO．
（4）以W为材料制成的容器在空气中具有自我保护作用，这种容器不能（填“能”或“不能”）用来腌制咸菜，原因是氯离子会破坏铝表面氧化膜．
（5）某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定XZ的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇-氧化钠，其中Z^2-可以在固体介质NASICON中自由移动．则负极的反应式CO-2e^-+O^2-═CO₂．关于该电池的下列说法，正确的是AC
A．工作时电极b作正极，Z^2-通过固体介质NASICON由电极b流向电极a
B．工作时电流由电极a通过传感器流向电极b
C．传感器中通过的电流越大，尾气中XZ的含量越高
（6）由元素X与元素Z组成的某种阴离子具有还原性，能被酸性KMnO₄氧化，请填写相应的离子，并给予配平：5C₂O₄^2-+2MnO${\;}_{4}^{-}$+16H⁺═5CO₂+2Mn²⁺+8H₂O．

Answer 1

分析 由短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置可知，X、Y、Z处于第二周期，W处于第三周期，在同周期元素的常见简单离子中，W的简单离子半径最小，则W为Al，可推知X为C、Y为N、Z为O．
（1）主族元素周期数=电子层数、主族族序数=最外层电子数；
（2）液态NH₃与液态H₂O可以发生类似方式电离，则液态NH₃中电离得到NH₄⁺、NH₂^-；
（3）Al₂O₃、N₂、C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，反应生成AlN与CO；
（4）氯离子会破坏铝表面氧化膜；
（5）该装置是原电池，负极上一氧化碳失电子发生氧化反应，电极反应式为CO-2e^-+O^2-═CO₂，正极上氧气得电子发生还原反应，原电池放电时电子从负极流向正极，阴离子向负极移动，一氧化碳的含量越大，原电池放电时产生的电流越大；
（6）由元素C与元素O组成的某种阴离子具有还原性，能被酸性KMnO₄氧化，该阴离子为C₂O₄^2-，利用化合价升降相等及原子守恒、电荷守恒进行配平．

解答 解：由短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置可知，X、Y、Z处于第二周期，W处于第三周期，在同周期元素的常见简单离子中，W的简单离子半径最小，则W为Al，可推知X为C、Y为N、Z为O．
（1）X为C元素，原子核外有2个电子层、最外层电子数为4，处于周期表中第二周第ⅣA族，
故答案为：第二周第ⅣA族；
（2）液态NH₃与液态H₂O可以发生类似方式电离，则液态NH₃中电离得到NH₄⁺、NH₂^-，NH₂^-中N原子与H原子之间形成1对共用电子对，其电子式为：，
故答案为：；
（3）Al₂O₃、N₂、C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，反应生成AlN与CO，反应方程式为：Al₂O₃+N₂+3C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlN+3CO，
故答案为：Al₂O₃+N₂+3C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlN+3CO；
（4）氯离子会破坏铝表面氧化膜，铝容器不能用来腌制咸菜，故答案为：氯离子会破坏铝表面氧化膜；
（5）该装置是原电池，负极上一氧化碳失电子发生氧化反应，电极反应式为CO-2e^-+O^2-═CO₂，
A．工作时电极b通入空气，b作正极，阴离子向负极移动，O^2-由电极b流向电极a，故A正确；
B．原电池放电时电子从负极流向正极，故电流由电极b通过传感器流向电极a，故B错误；
C．一氧化碳的含量越大，原电池放电时产生的电流越大，故C正确，
故答案为：CO-2e^-+O^2-═CO₂；AC；
（6）由元素C与元素O组成的某种阴离子具有还原性，能被酸性KMnO₄氧化，该阴离子为C₂O₄^2-，反应中C元素化合价由+3升高为+4，共升高2价，Mn元素化合价由+7降低为+2，共降低5价，化合价升降最小公倍数为10，故C₂O₄^2-的系数为5，MnO₄^-的系数为2，由原子守恒可知：CO₂的系数为10，Mn²⁺的系数为5，H₂O为8，H⁺的系数为16，故配平后离子方程式为：5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺═10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案为：5、C₂O₄^2-、2、16、10、2、8．

点评 本题考查结构性质关系应用，涉及电子式、原电池、氧化还原反应配平等，推断应是解题关键，侧重对学生综合能力与基础知识的掌握．