Question

我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(H₃O)₃(NH₄)₄(N₅)₆Cl(用R代表)，请根据其组成的元素和结构回答下列问题：

(1)氮原子价层电子的轨道表达式为_____________________。

(2)第一电离能N______O(填“＞”、“＜”或“＝”)，其原因是_____________。

(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如下图所示。

①R中两种阳离子的相同之处为_________，不同之处为__________。(填标号)

a．中心原子的杂化轨道类型            b．中心原子的价层电子对数

c．立体结构                        d．共价键类型

②R中阴离子N₅^-中的σ键总数为________个。大π键可用符号π_mⁿ表示，其中m为形成大π键的原子数，n为形成大π键的电子数，则N₅^-中的大π键应表示为__________。

③图中虚线代表氢键，其表示式为(NH₄^＋)N−H…Cl、___________、____________。

(4)提取炼铜的阳极泥中金、银、铂时，用到王水(HNO₃和HCl的物质的量之比为1∶3的混酸)，过程如下：

①滤渣的成分是_____________，(NH₄)₂PtCl₆中配体是_______________________。

②金和浓硝酸反应的化学方程式为：Au+6HNO₃(浓)=Au(NO₃)₃+3NO₂↑+3H₂O，该反应的平衡常数很小，几乎不反应，但金却可以溶于王水，原因是____________________，试写出该反应的化学方程式________。

Answer

＞ N原子的2p轨道为半充满状态，具有一定稳定性，故第一电离能大 abd c 5 (H3O+)O-H…N (NH4+)N-H…N AgCl Cl- 王水中含有大量的Cl-，Au3+与Cl-可生成AuCl4-，使该平衡中Au3+浓度降低，平衡正移，金即可溶于王水 Au + HNO3 + 4HCl ===H[AuCl4] + NO↑+ 2H2O

【解析】

(1)氮原子价层电子的电子排布式为2s22p3；

(2)N原子的2p轨道上有3个电子，为半充满结构，相对稳定；

(3)①根据图示，阳离子为H3O+和NH4+，NH4+中心原子N含有4个σ键，孤电子对数为=0，价层电子对数为2，杂化类型为sp3，H3O+中心原子是O，含有3σ键，孤电子对数为=1，空间构型为正四面体，价层电子对数为4，为sp3杂化，空间构型为三角锥形；

②根据图示N5-中键总数为5个；

③O、N的非金属性较强，对应的O-H、N-H都可与H形成氢键；

(4)粗铜中含金、银、铁、镍、锌等杂质，电解时铜、铁、镍、锌被氧化，金、银、铂作为阳极泥而沉淀下来，王水溶解后得到金铂的溶液和AgCl沉淀，过滤后的氯化银滤渣用氨水溶解氯化银变为银氨溶液，最后用N2H4将其还原为银，滤液中通入二氧化硫具有还原性，被氧化为硫酸，金的络离子被还原为金属金，过滤得到滤液中 含PtCl62-，加入固体氯化铵得到沉淀(NH4)2PtCl6，受热分解得到金属Pt。

(1)氮原子价层电子的电子排布式为2s22p3，则价层电子的轨道表达式为；

(2)N原子价层电子的电子排布式为2s22p3，而O原子价层电子的电子排布式为2s22p4，其中N原子的2p轨道为半充满状态，具有一定稳定性，故第一电离能N＞O；

(3)①a．阳离子为H3O+和NH4+，NH4+中心原子N含有4个σ键，孤电子对数为=0，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，H3O+中心原子是O，含有3σ键，孤电子对数为=1，价层电子对数为4，为sp3杂化；

b．由以上分析可知H3O+和NH4+中心原子的价层电子对数都为4；

c．NH4+为空间构型为正四面体，H3O+为空间构型为三角锥形；

d．含有的共价键类型都为σ键；

则：两种阳离子的相同之处为abd，不同之处为c；

②根据图示N5-中键总数为5个，根据信息，N5-有6个电子可形成大π键，可用符号表示；

③O、N的非金属性较强，对应的O-H、N-H都可与H形成氢键，还可表示为(H3O+)O-H…N、(NH4+)N-H…N；

(4)①粗铜中含金、银、铁、镍、锌等杂质，电解时铜、铁、镍、锌被氧化，金、银、铂作为阳极泥而沉淀下来，王水溶解后得到金铂的溶液和AgCl沉淀，滤渣的成分是AgCl，(NH4)2PtCl6中配体是Cl-；

②金和浓硝酸反应，但该反应的平衡常数很小，所以金和浓硝酸几乎不反应，但金却可以溶于王水，王水中含有大量的Cl-，Au3+与Cl-可生成AuCl4-，使该平衡Au+6HNO3(浓)=Au(NO3)3+3NO2↑+3H2O中Au3+浓度降低，平衡正移，金即可溶于王水；王水中硝酸的浓度降低，还原产物为NO，则生成H[AuCl4]时反应的化学方程式为Au + HNO3 + 4HCl ===H[AuCl4] + NO↑+ 2H2O。