Question

【題目】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。

（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中陽離子的電子式為_________。

（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Z2-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，Z2- 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其對應的酸常存在于自然界中的植物中，能被酸性KMnO4氧化，請填寫相應的離子，并給予配平：_________________

Answer 1

【答案】 第二（或2）周期ⅣA 族 Al2O3 + N2 + 3C 2AlN + 3CO 不能 氯離子會破壞鋁表面氧化膜 CO + O2- ―2e-＝CO2 AC

【解析】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 + 3C2AlN + 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O2-，O2-由正極移向負極，所以負極電極反應式為CO + O2-―2e-＝CO2；A．工作時電極b作正極，Z2- 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C2O42－。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5C2O42－＋2MnO4－＋16H＋=10CO2＋2Mn2＋＋8H2O。