Question

【題目】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，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元素的簡單氣態氫化物中，穩定性最差的是________（用分子式表示）。

(3)Y、Z、W三種元素對應的離子中，半徑由大到小的順序____________（用離子符號表示）。

(4)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

(5)X2Z42-能被酸性KMnO4氧化，請填寫相應的離子，并給予配平：

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

Answer 1

【答案】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】

根據短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置關系，則X、Y、Z是第二周期的元素，W是第三周期的元素；同周期元素的常見簡單離子中，W的簡單離子半徑最小，W是Al元素；根據相對位置，X、Y、Z分別是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)同周期元素從左到右非金屬性增強，非金屬性越強，氣態氫化物越穩定，C、N、O元素的簡單氣態氫化物中，穩定性最差的是CH4；

(3)N、O、Al三種元素對應的離子，電子層數相同，質子數越多，半徑越小，半徑由大到小的順序r(N3-)>r(O2-)>r(Al3+)；

(4)原電池負極發生氧化反應、正極發生還原反應，負極是一氧化碳失電子生成二氧化碳，負極反應式CO+O2--2e-=CO2；

A．b通入氧氣，氧氣發生還原反應，工作時電極b作正極，O2- 通過固體介質NASICON由電極b流向電極a，故A正確；

B．電流由正極流向負極，b是正極，工作時電流由電極b通過傳感器流向電極a，故B錯誤；

C．CO的含量越高，失電子越多，傳感器中通過的電流越大，故C正確；

(5)C2O42-被酸性KMnO4氧化為CO2，根據得失電子守恒、電荷守恒、元素守恒，相應的離子方程式是5C2O42-+2MnO4- +16H+ =10CO2 +2Mn2++8H2O。