Question

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，X、Y、Z、W的单质及其化合物在日常生活中用途极其广泛。

(1)X元素在元素周期表中的位置________。

(2)X、Y、Z元素的简单气态氢化物中，稳定性最差的是________（用分子式表示）。

(3)Y、Z、W三种元素对应的离子中，半径由大到小的顺序____________（用离子符号表示）。

(4)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

(5)X₂Z₄^2-能被酸性KMnO₄氧化，请填写相应的离子，并给予配平：

_____ ______+______MnO₄^- + ________H⁺ = ______CO₂ + _______Mn²⁺+______H₂O

Answer

第二周期第ⅣA 族 CH4 r(N3-)>r(O2-)>r(Al3+) CO+O2- -2e-=CO2 AC 5 C2O42- 2 16 10 2 8

【解析】

根据短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置关系，则X、Y、Z是第二周期的元素，W是第三周期的元素；同周期元素的常见简单离子中，W的简单离子半径最小，W是Al元素；根据相对位置，X、Y、Z分别是C、N、O。

(1)X是C元素，在元素周期表中的位置是第二周期第ⅣA 族；

(2)同周期元素从左到右非金属性增强，非金属性越强，气态氢化物越稳定，C、N、O元素的简单气态氢化物中，稳定性最差的是CH4；

(3)N、O、Al三种元素对应的离子，电子层数相同，质子数越多，半径越小，半径由大到小的顺序r(N3-)>r(O2-)>r(Al3+)；

(4)原电池负极发生氧化反应、正极发生还原反应，负极是一氧化碳失电子生成二氧化碳，负极反应式CO+O2--2e-=CO2；

A．b通入氧气，氧气发生还原反应，工作时电极b作正极，O2- 通过固体介质NASICON由电极b流向电极a，故A正确；

B．电流由正极流向负极，b是正极，工作时电流由电极b通过传感器流向电极a，故B错误；

C．CO的含量越高，失电子越多，传感器中通过的电流越大，故C正确；

(5)C2O42-被酸性KMnO4氧化为CO2，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒，相应的离子方程式是5C2O42-+2MnO4- +16H+ =10CO2 +2Mn2++8H2O。