Давайте рассмотрим каждую из предложенных окислительно-восстановительных реакций.
1) Au + H₂SO₄(конц) →
Золото (Au) является благородным металлом и не вступает в реакцию с концентрированной серной кислотой при обычных условиях. Концентрированная серная кислота способна окислять некоторые металлы, но золото к ним не относится. Таким образом, реакция между золотом и концентрированной серной кислотой не протекает. Для растворения золота обычно требуется более сильный окислитель, например, царская водка.
2) Au + HCl + HNO₃ → AuCl₃ + NO + H₂O
Данная реакция представляет собой процесс растворения золота в царской водке, которая является смесью концентрированной соляной (HCl) и азотной (HNO₃) кислот в соотношении 3:1. В этом процессе азотная кислота действует как окислитель, а соляная кислота обеспечивает образование комплекса хлоридов золота.
Рассмотрим окислительно-восстановительный процесс подробнее:
Окисление золота: Золото (Au) окисляется до ионов Au³⁺:
[
\text{Au} \rightarrow \text{Au}^{3+} + 3e^-
]
Восстановление азотной кислоты: Азотная кислота восстанавливается до оксида азота (II) (NO):
[
\text{NO}_{3}^{-} + 4H^{+} + 3e^- \rightarrow \text{NO} + 2H_2O
]
Теперь необходимо сбалансировать количество электронов, обменённых в процессе. Для этого уравняем количество электронов:
[
\text{Au} \rightarrow \text{Au}^{3+} + 3e^-
]
[
3 \times \left( \text{NO}_{3}^{-} + 4H^{+} + 3e^- \rightarrow \text{NO} + 2H_2O \right)
]
Это дает:
[
\text{Au} + 3\text{NO}_{3}^{-} + 12H^{+} \rightarrow \text{Au}^{3+} + 3\text{NO} + 6H_2O
]
И далее добавляем ионы хлора из HCl для образования комплекса:
[
\text{Au}^{3+} + 3\text{Cl}^- \rightarrow \text{AuCl}_3
]
В итоге полное уравнение реакции будет:
[
\text{Au} + 3HNO_3 + 6HCl \rightarrow \text{AuCl}_3 + 3NO + 3H_2O
]
Таким образом, реакция растворения золота в царской водке приводит к образованию хлоридов золота и оксида азота.