Question

短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置關系如右圖所示，已知在同周期元素的常見簡單離子中，W的簡單離子半徑最小，X、Y、Z、W的單質及其化合物在日常生活中用途極其廣泛。

	X	Y	Z
W

 
（1）X元素在元素周期表中的位置___ __________。
（2）X、Y、Z元素的氫化物均有兩種或兩種以上，其中一定條件下，液態YH₃與液態H₂Z可以發生類似方式電離，則液態YH₃中陰離子的電子式為_______________。
（3）超細WY粉末被應用于大規模集成電路領域。其制作原理為W₂Z₃、Y₂、X在高溫下反應生成兩種化合物，這兩種化合物均由兩種元素組成，且原子個數比均為1∶1；其反應的化學方程式為                             _。
（4）以W為材料制成的容器在空氣中具有自我保護作用，這種容器____（填“能”或“不能”）用來腌制咸菜，原因是_________________________________________。
（5）某汽車尾氣分析儀以燃料電池為工作原理測定XZ的濃度，其裝置如圖所示，該電池中電解質為氧化釔－氧化鈉，其中Z^2-可以在固體介質NASICON中自由移動。則負極的反應式___________。

關于該電池的下列說法，正確的是______
A．工作時電極b作正極，Z^2- 通過固體介質NASICON由電極b流向電極a
B．工作時電流由電極a通過傳感器流向電極b
C．傳感器中通過的電流越大，尾氣中XZ的含量越高
（6）由元素X與元素Z組成的某種陰離子具有還原性，能被酸性KMnO₄氧化，請填寫相應的離子，并給予配平：。

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）；氯離子會破壞鋁表面氧化膜（2分）
（5）CO + O^2-―2e-＝CO₂（2分）；AC（2分）
（6）（2分）

試題分析：短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置關系如圖所示，已知在同周期元素的常見簡單離子中，W的簡單離子半徑最小，根據元素的相對位置可知，W應該是第三周期元素，所以W一定是鋁元素，則X、Y、Z分別是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）一定條件下，液態YH₃與液態H₂Z可以發生類似方式電離，則根據水的電離方程式H₂O＋H₂OH₃O^＋＋OH^－可知，液態YH₃的電離方程式為NH₃＋NH₃NH₄^＋＋NH₂^－，因此陰離子的電子式為。
（3）制作原理為W₂Z₃、Y₂、X在高溫下反應生成兩種化合物，這兩種化合物均由兩種元素組成，且原子個數比均為1∶1；則依據原子守恒可知，兩種化合物應該是AlN和CO，所以其反應的化學方程式為Al₂O₃ + N₂ + 3C  2AlN + 3CO。
（4）由于咸菜中含有大量的氯離子，而氯離子會破壞鋁表面氧化膜，所以該容器不能用來腌制咸菜。
（5）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發生還原反應，所以在該原電池中CO在負極通入發生氧化反應生成CO₂，空氣在正極通入氧氣得到電子生成O^2-，O^2-由正極移向負極，所以負極電極反應式為CO + O^2-―2e-＝CO₂；A．工作時電極b作正極，Z^2- 通過固體介質NASICON由電極b流向電極a，A正確；B．工作時電流由電極b通過傳感器流向電極a，B不正確；C．傳感器中通過的電流越大，消耗的CO越多，這說明尾氣中XZ的含量越高，C正確，答案選AC。
（6）元素X與元素Z組成的某種陰離子具有還原性，能被酸性KMnO₄氧化，該陰離子是C₂O₄^2－。反應中碳元素的化合價從+3價升高到+4價失去1個電子，而Mn元素的化合價從+7價降低到+2價得到5個電子，因此根據電子得失守恒可知氧化劑與還原劑的物質的量之比是2:5，則根據原子守恒可知，配平后的方程式為5C₂O₄^2－＋2MnO₄^－＋16H^＋=10CO₂＋2Mn^2＋＋8H₂O。