Question

【題目】我國科學家成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽(H3O)3(NH4)4(N5)6Cl(用R代表)，請根據(jù)其組成的元素和結(jié)構(gòu)回答下列問題：

(1)氮原子價層電子的軌道表達式為_____________________。

(2)第一電離能N______O(填“＞”、“＜”或“＝”)，其原因是_____________。

(3)經(jīng)X射線衍射測得化合物R的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如下圖所示。

①R中兩種陽離子的相同之處為_________，不同之處為__________。(填標號)

a．中心原子的雜化軌道類型 b．中心原子的價層電子對數(shù)

c．立體結(jié)構(gòu) d．共價鍵類型

②R中陰離子N5-中的σ鍵總數(shù)為________個。大π鍵可用符號πmn表示，其中m為形成大π鍵的原子數(shù)，n為形成大π鍵的電子數(shù)，則N5-中的大π鍵應表示為__________。

③圖中虛線代表氫鍵，其表示式為(NH4＋)NH…Cl、___________、____________。

(4)提取煉銅的陽極泥中金、銀、鉑時，用到王水(HNO3和HCl的物質(zhì)的量之比為1∶3的混酸)，過程如下：

①濾渣的成分是_____________，(NH4)2PtCl6中配體是_______________________。

②金和濃硝酸反應的化學方程式為：Au+6HNO3(濃)=Au(NO3)3+3NO2↑+3H2O，該反應的平衡常數(shù)很小，幾乎不反應，但金卻可以溶于王水，原因是____________________，試寫出該反應的化學方程式________。

Answer 1

【答案】 ＞ N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，具有一定穩(wěn)定性，故第一電離能大 abd c 5 (H3O+)O-H…N (NH4+)N-H…N AgCl Cl- 王水中含有大量的Cl-，Au3+與Cl-可生成AuCl4-，使該平衡中Au3+濃度降低，平衡正移，金即可溶于王水 Au + HNO3 + 4HCl ===H[AuCl4] + NO↑+ 2H2O

【解析】

(1)氮原子價層電子的電子排布式為2s22p3；

(2)N原子的2p軌道上有3個電子，為半充滿結(jié)構(gòu)，相對穩(wěn)定；

(3)①根據(jù)圖示，陽離子為H3O+和NH4+，NH4+中心原子N含有4個σ鍵，孤電子對數(shù)為=0，價層電子對數(shù)為2，雜化類型為sp3，H3O+中心原子是O，含有3σ鍵，孤電子對數(shù)為=1，空間構(gòu)型為正四面體，價層電子對數(shù)為4，為sp3雜化，空間構(gòu)型為三角錐形；

②根據(jù)圖示N5-中鍵總數(shù)為5個；

③O、N的非金屬性較強，對應的O-H、N-H都可與H形成氫鍵；

(4)粗銅中含金、銀、鐵、鎳、鋅等雜質(zhì)，電解時銅、鐵、鎳、鋅被氧化，金、銀、鉑作為陽極泥而沉淀下來，王水溶解后得到金鉑的溶液和AgCl沉淀，過濾后的氯化銀濾渣用氨水溶解氯化銀變?yōu)殂y氨溶液，最后用N2H4將其還原為銀，濾液中通入二氧化硫具有還原性，被氧化為硫酸，金的絡離子被還原為金屬金，過濾得到濾液中 含PtCl62-，加入固體氯化銨得到沉淀(NH4)2PtCl6，受熱分解得到金屬Pt。

(1)氮原子價層電子的電子排布式為2s22p3，則價層電子的軌道表達式為；

(2)N原子價層電子的電子排布式為2s22p3，而O原子價層電子的電子排布式為2s22p4，其中N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，具有一定穩(wěn)定性，故第一電離能N＞O；

(3)①a．陽離子為H3O+和NH4+，NH4+中心原子N含有4個σ鍵，孤電子對數(shù)為=0，價層電子對數(shù)為4，雜化類型為sp3，H3O+中心原子是O，含有3σ鍵，孤電子對數(shù)為=1，價層電子對數(shù)為4，為sp3雜化；

b．由以上分析可知H3O+和NH4+中心原子的價層電子對數(shù)都為4；

c．NH4+為空間構(gòu)型為正四面體，H3O+為空間構(gòu)型為三角錐形；

d．含有的共價鍵類型都為σ鍵；

則：兩種陽離子的相同之處為abd，不同之處為c；

②根據(jù)圖示N5-中鍵總數(shù)為5個，根據(jù)信息，N5-有6個電子可形成大π鍵，可用符號表示；

③O、N的非金屬性較強，對應的O-H、N-H都可與H形成氫鍵，還可表示為(H3O+)O-H…N、(NH4+)N-H…N；

(4)①粗銅中含金、銀、鐵、鎳、鋅等雜質(zhì)，電解時銅、鐵、鎳、鋅被氧化，金、銀、鉑作為陽極泥而沉淀下來，王水溶解后得到金鉑的溶液和AgCl沉淀，濾渣的成分是AgCl，(NH4)2PtCl6中配體是Cl-；

②金和濃硝酸反應，但該反應的平衡常數(shù)很小，所以金和濃硝酸幾乎不反應，但金卻可以溶于王水，王水中含有大量的Cl-，Au3+與Cl-可生成AuCl4-，使該平衡Au+6HNO3(濃)=Au(NO3)3+3NO/span>2↑+3H2O中Au3+濃度降低，平衡正移，金即可溶于王水；王水中硝酸的濃度降低，還原產(chǎn)物為NO，則生成H[AuCl4]時反應的化學方程式為Au + HNO3 + 4HCl ===H[AuCl4] + NO↑+ 2H2O。