Question

16．短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置關(guān)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(zhì)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第二周第ⅣA族_．
（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(tài)YH₃與液態(tài)H₂Z可以發(fā)生類似方式電離，則液態(tài)YH₃中陰離子的電子式為．
（3）超細(xì)WY粉末被應(yīng)用于大規(guī)模集成電路領(lǐng)域．其制作原理為W₂Z₃、Y₂、X在高溫下反應(yīng)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(shù)比均為1：1；其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃+N₂+3C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO．
（4）以W為材料制成的容器在空氣中具有自我保護(hù)作用，這種容器不能（填“能”或“不能”）用來腌制咸菜，原因是氯離子會破壞鋁表面氧化膜．
（5）某汽車尾氣分析儀以燃料電池為工作原理測定XZ的濃度，其裝置如圖所示，該電池中電解質(zhì)為氧化釔-氧化鈉，其中Z^2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動．則負(fù)極的反應(yīng)式CO-2e^-+O^2-═CO₂．關(guān)于該電池的下列說法，正確的是AC
A．工作時電極b作正極，Z^2-通過固體介質(zhì)NASICON由電極b流向電極a
B．工作時電流由電極a通過傳感器流向電極b
C．傳感器中通過的電流越大，尾氣中XZ的含量越高
（6）由元素X與元素Z組成的某種陰離子具有還原性，能被酸性KMnO₄氧化，請?zhí)顚懴鄳?yīng)的離子，并給予配平：5C₂O₄^2-+2MnO${\;}_{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處于第二周期，W處于第三周期，在同周期元素的常見簡單離子中，W的簡單離子半徑最小，則W為Al，可推知X為C、Y為N、Z為O．
（1）主族元素周期數(shù)=電子層數(shù)、主族族序數(shù)=最外層電子數(shù)；
（2）液態(tài)NH₃與液態(tài)H₂O可以發(fā)生類似方式電離，則液態(tài)NH₃中電離得到NH₄⁺、NH₂^-；
（3）Al₂O₃、N₂、C在高溫下反應(yīng)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(shù)比均為1：1，反應(yīng)生成AlN與CO；
（4）氯離子會破壞鋁表面氧化膜；
（5）該裝置是原電池，負(fù)極上一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CO-2e^-+O^2-═CO₂，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，原電池放電時電子從負(fù)極流向正極，陰離子向負(fù)極移動，一氧化碳的含量越大，原電池放電時產(chǎn)生的電流越大；
（6）由元素C與元素O組成的某種陰離子具有還原性，能被酸性KMnO₄氧化，該陰離子為C₂O₄^2-，利用化合價升降相等及原子守恒、電荷守恒進(jìn)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處于第二周期，W處于第三周期，在同周期元素的常見簡單離子中，W的簡單離子半徑最小，則W為Al，可推知X為C、Y為N、Z為O．
（1）X為C元素，原子核外有2個電子層、最外層電子數(shù)為4，處于周期表中第二周第ⅣA族，
故答案為：第二周第ⅣA族；
（2）液態(tài)NH₃與液態(tài)H₂O可以發(fā)生類似方式電離，則液態(tài)NH₃中電離得到NH₄⁺、NH₂^-，NH₂^-中N原子與H原子之間形成1對共用電子對，其電子式為：，
故答案為：；
（3）Al₂O₃、N₂、C在高溫下反應(yīng)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(shù)比均為1：1，反應(yīng)生成AlN與CO，反應(yīng)方程式為：Al₂O₃+N₂+3C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO，
故答案為：Al₂O₃+N₂+3C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO；
（4）氯離子會破壞鋁表面氧化膜，鋁容器不能用來腌制咸菜，故答案為：氯離子會破壞鋁表面氧化膜；
（5）該裝置是原電池，負(fù)極上一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CO-2e^-+O^2-═CO₂，
A．工作時電極b通入空氣，b作正極，陰離子向負(fù)極移動，O^2-由電極b流向電極a，故A正確；
B．原電池放電時電子從負(fù)極流向正極，故電流由電極b通過傳感器流向電極a，故B錯誤；
C．一氧化碳的含量越大，原電池放電時產(chǎn)生的電流越大，故C正確，
故答案為：CO-2e^-+O^2-═CO₂；AC；
（6）由元素C與元素O組成的某種陰離子具有還原性，能被酸性KMnO₄氧化，該陰離子為C₂O₄^2-，反應(yīng)中C元素化合價由+3升高為+4，共升高2價，Mn元素化合價由+7降低為+2，共降低5價，化合價升降最小公倍數(shù)為10，故C₂O₄^2-的系數(shù)為5，MnO₄^-的系數(shù)為2，由原子守恒可知：CO₂的系數(shù)為10，Mn²⁺的系數(shù)為5，H₂O為8，H⁺的系數(shù)為16，故配平后離子方程式為：5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺═10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：5、C₂O₄^2-、2、16、10、2、8．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)關(guān)系應(yīng)用，涉及電子式、原電池、氧化還原反應(yīng)配平等，推斷應(yīng)是解題關(guān)鍵，側(cè)重對學(xué)生綜合能力與基礎(chǔ)知識的掌握．