为什么一氧化氮和二氧化氮和氧气能全部溶于水?
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发布时间：2024-10-22 04:18
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时间：2024-11-13 14:49
一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）在溶于水中时，其实质是通过一系列复杂的化学反应完成的。这些反应涉及氧化还原、歧化和分解等过程。具体来说，二氧化氮在水中会首先发生歧化反应，生成*（HNO3）和亚*（HNO2）。
反应方程式为：2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
随后，亚*会发生分解反应，生成氮气（NO）和二氧化氮，或直接分解为亚*酐（N2O3），再进一步分解为NO和NO2。
反应方程式为：2HNO2 = NO↑ + NO2↑ + H2O 或 2HNO2 = N2O3↑ + H2O
综合上述反应，中学化学教材上描述的NO2溶于水的反应可以表示为：3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO。但实际情况是，只有在高浓度的HNO2存在下，分解或歧化才会发生，而低浓度的HNO2在水中相对稳定，所以主要反应只有第一步。例如，在工业氨氧化制*的过程中，吸收塔中以3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO为主，为了保持反应效率，需要补充空气。
在实验室环境下，少量的NO2气体在大量水中主要发生的反应是第一步歧化反应：2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2。此时，HNO2在稀溶液中稳定，不易分解或歧化放出NO，因此少量NO2在大量水中可能被完全或接近完全溶解。
使用碱液代替水时，HNO2会生成更稳定的亚*盐，NO2也会被完全吸收。例如，2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O。在稀溶液中，HNO2的分解是可逆反应：2HNO2 ⇌ NO↑ + NO2↑ + H2O。因此，在大量水存在下，反应NO + NO2 + H2O = 2HNO2也是可能发生的。少量NO2和极少量NO一起通入大量水中，也有完全吸收的可能性。
使用碱液代替水时，NO2和NO更容易一起被吸收：NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O。实际上，工业氨氧化制*的尾气吸收反应就是基于这个原理。
需要记住的是，一般情况下的NO2实际上都是NO2和N2O4的混合物，且常温下N2O4为主要成分。NO2和NO的混合气体，以及HNO2，在强酸中会显示出明显的碱性：NO + NO2 + 2H2SO4 = 2NOHSO4 + H2O。NOHSO4是在强酸中质子化并脱水得到的盐，常温下为固体，被称为“亚硝基硫酸”。因此，在实验室中，实际上也不能用浓硫酸来干燥NO2或NO2和NO的混合气体，因为这些气体很容易被浓硫酸吸收。
