[caetus]

var arr = {
        title: "Obect",
        elements: [
            { id: 1, title: "Element 1" },
            { id: 2, title: "Element 2" }
        ]
    };
 
function processElement(item,x) {
    return item[x] = { id: 999, title: "New Item" };
}
 
processElement(arr.elements, 1);
console.log(arr);


Если не хочешь передавать два аргумента есть такой костыль ))) 


Array.prototype.processElement = function (i) {
	this.splice(i,i+1, { id: 999, title: "New Item" })
}

arr.elements.processElement(1)


ИЛИ так 
arr.elements.splice(1,2, { id: 999, title: "New Item" })