為什麼一氧化氮和二氧化氮和氧氣能全部溶於水?

時間 2021-05-30 00:01:34

1樓:Studio TBsoft

因為二氧化氮和水的反應實質是:

1、NO2在水中發生歧化反應,生成HNO3和HNO2(亞硝酸):

2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2

2、HNO2再發生分解反應:

2HNO2 = NO↑ + NO2↑ + H2O

此反應也可以看作亞硝酸先分解得到亞硝酸酐(N2O3,即三氧化二氮),N2O3再分解:

2HNO2 = N2O3↑ + H2O

N2O3 = NO + NO2

(也有資料認為是HNO2進一步發生歧化反應:3HNO2 = HNO3 + 2NO↑ + H2O)

將以上兩個反應合寫起來,就得到中學化學教材上NO2溶於水的反應:

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO

實際上,只有高濃度的HNO2在水中才能分解或者歧化,低濃度的HNO2在水中有相當穩定性,因此上述中學化學教材上NO2溶於水的反應,只有在NO2和水都是大量的情況下,才是主要反應,例如工業氨氧化制硝酸,吸收塔中的反應就以3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO為主,因此吸收過程中要補充空氣。

但在實驗室中,少量NO2氣體溶於大量水,實際上發生的主要反應只有第一步反應:

2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2

HNO2在稀溶液中是比較穩定的,難於分解或者歧化放出NO,因此少量NO2在大量水中可能完全或者接近完全溶解。

如果用鹼液(NaOH溶液、KOH溶液等)代替水,HNO2會生成更穩定的亞硝酸鹽,NO2更會完全被吸收:

2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O

進一步說,在稀溶液中,HNO2的分解實際是乙個可逆反應:

2HNO2 NO↑ + NO2↑ + H2O

也就是說,在大量水的情況下,下列反應也是可以發生的:

NO + NO2 + H2O = 2HNO2

(可以看作NO + NO2 = N2O3,N2O3 + H2O = 2HNO2)

少量NO2和極少量的NO一起通入大量水中,也有完全吸收的可能性。

如果用鹼液代替水,NO2和NO更容易一起被吸收:

NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O

工業氨氧化制硝酸的尾氣吸收反應不正是這樣寫的嗎?

用大試管收集一試管NO2,再倒立在水槽中,是剩不下1/3體積氣體的,這道想當然的錯題及其變形在中學化學教學中流傳多年,可謂坑人不淺。

還要記住乙個問題:一般情況下的NO2實際都是NO2和N2O4的混合物,而且常溫下實際上以N2O4為主要成分。

NO2和NO的混合氣體,以及HNO2,在強酸中還會顯示出明顯的鹼性:

NO + NO2 + 2H2SO4 = 2NOHSO4 + H2O

NOHSO4是HNO2在強酸(H2SO4)中質子化並脫水得到NO+(亞硝醯正離子或者亞硝基正離子)後,與HSO4-結合得到的鹽,常溫下是一種固體,叫做「亞硝基硫酸」。

因此,在實驗室中,實際上也不能用濃硫酸來乾燥NO2,以及NO2和NO的混合氣體,因為這樣的氣體很容易被濃硫酸吸收。

2樓:和風暮鼓

二氧化氮溶於水生成一氧化氮,一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮,二氧化氮又和水反應生成一氧化氮……如此迴圈往復也就差不多都溶於水了

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