X、Y、Z是3种短周期元素，原子序数依次增大．其中X、Y位于同一周期，Y、Z位于同一主族．Y原子的最外层电子数是其电子层

X、Y、Z是3种短周期元素，原子序数小于19；三种元素的原子序数依次增大，Y原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，最外层电子数不大于8，所以Y是O元素；Y、Z位于同一主族，且Z的原子序数小于19，所以Z是S元素；X、Y原子序数相差2，X、Y位于同一周期，且X的原子序数小于Y的原子序数，所以X是C元素，即X是C元素，Y是O元素，Z是S元素．
A、XY ₂ 是CO ₂ ，二氧化碳是直线型分子，故A正确；
B、Z是S元素，属于第ⅥA族，其最高化合价是+6价，所以Z元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H ₂ ZO ₄ ，故B正确；
C、氢化物的稳定性与非金属元素的非金属性有关，非金属性越强其氢化物越稳定，C、O、S三种非金属性强弱关系为O＞S＞C，所以Y的氢化物最稳定，故C正确；
D、同一周期中元素的原子半径随着原子序数的增大而减小，同一主族中，元素的原子半径随着原子序数的增大而增大，所以C、O、S三种元素的半径由大到小的顺序为Z＞X＞Y，故D错误；
故选D．