Установить соответствие между электронной конфигурацией элементов и параметрами химической реакции

Данное задание относится к химии, а также к её разделу "Теоретическая и неорганическая химия". Здесь требуется установить соответствие между электронной конфигурацией элементов и параметрами химической реакции, а также определить факторы эквивалентности окислителя и восстановителя в данной реакции.

Часть 1: Электронная конфигурация валентного уровня

1. Электронная конфигурация: - 4s^03d^6 4p^0. Это валентная электронная конфигурация элемента с незаполненными 4s и 4p подуровнями и шестеркой электронов на 3d подуровне. Такой конфигурации соответствует элемент железо (Fe) в степени окисления +2. В нормальном состоянии атом железа имеет общую электронную конфигурацию [Ar] 4s^2 3d^6. При потере двух электронов (4s^2), получаем валентную конфигурацию 4s^0 3d^6, что соответствует железу II (Fe^2+).
2. Электронная конфигурация: - 4s^03d^5 4p^0. Эта конфигурация также соответствует переходному элементу с незаполненной s- и p-оболочками и пятью электронами на 3d подуровне. Эта конфигурация характерна для марганца (Mn) в степени окисления +2. В нормальном состоянии атом марганца имеет конфигурацию [Ar] 4s^2 3d^5. Однако при потере двух электронов (4s^2), валентная конфигурация становится 4s^0 3d^5.

Часть 2: Определение факторов эквивалентности окислителя и восстановителя

Реакция:

[ \text{Au} + \text{HNO}_3 + \text{HCl} = \text{H[AuCl}_4] + \text{NO} + \text{H}_2\text{O} ]

• Золото (Au) окисляется из степени окисления 0 до +3 (в составе комплексного иона (\text{H[AuCl}_4]\)).
• Азотная кислота (HNO₃) выступает окислителем, её азот (в составе (\text{NO}_3^-)) восстанавливается до NO, где азот имеет степень окисления +2.

Рассчитаем степень изменения окисления золота и азота:

1. Золото (Au) в исходном состоянии имеет степень окисления 0, а в составе комплекса (\text{H[AuCl}_4]\) — степень окисления +3.
   • Изменение степени окисления золота: (0 \rightarrow +3). Золото отдало 3 электрона.
2. Азот в азотной кислоте ((\text{HNO}_3)) имеет степень окисления +5 (в составе (\text{NO}_3^-)), а в молекуле NO — это +2.
   • Изменение степени окисления азота: (+5 \rightarrow +2). Каждый атом азота принял 3 электрона.

Определение фактора эквивалентности:

1. Для золота фактор эквивалентности рассчитывается как изменение степени окисления, которое равно 3. Следовательно, фактор эквивалентности золота: ( f_{\text{Au}} = 3 ).
2. Для азота фактор эквивалентности также равен изменению степени окисления: при переходе +5 → +2 азот принимает 3 электрона, то есть ( f_{\text{NO}_3^-} = 3 ).

Ответ:

1. Электронная конфигурация 4s^03d^6 4p^0 — это железо (Fe) в степени окисления +2.
2. Электронная конфигурация 4s^03d^5 4p^0 — это марганец (Mn) в степени окисления +2.
3. Факторы эквивалентности в реакции:
   • Для золота (Au) — фактор ( f_{\text{Au}} = 3 ).
   • Для азота в составе (\text{HNO}_3) — фактор ( f_{\text{NO}_3^-} = 3 ).

В этой реакции золото (Au) реагирует с "царской водкой" (смесь азотной и соляной кислоты). Здесь идут процессы окисления и восстановления: