解決済み

実験で濃硝酸と希硝酸を使ったとき、生成する窒素酸化物が変わる理由がよく分かりません。


例えば、濃いHNO3HNO_3で金属(自分は銅や銀を使いました)を溶かすと茶色の気体が出て、希釈したHNO3HNO_3だと色の薄い/透明な気体が出ました。


濃度によって生成する気体がNO2NO_2になったりNONOになったりするのはなぜですか。

ベストアンサー

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濃硝酸と希硝酸で出る窒素酸化物が変わるのは、硝酸イオンの還元がどこまで進むか(電子の受け取り回数)と反応条件(酸性度・水の量・温度・速度)で経路が変わるためです。硝酸イオンは一電子還元でNO2NO_2(窒素酸化数+4)になったり、さらに還元が進んでNONO(+2)になったりしますが、濃硝酸は強い酸化剤・脱水性を持ち、反応が途中で止まってNO2NO_2が出やすく、希硝酸ではより多電子還元が進んでNONOが出やすい傾向があります。例えば銅だと典型的に次のようになります:3Cu+8HNO3()3Cu(NO3)2+2NO2+4H2O3Cu+8HNO_3(濃)\to3Cu(NO_3)_2+2NO_2+4H_2O 3Cu+8HNO3()3Cu(NO3)2+2NO+4H2O3Cu+8HNO_3(希)\to3Cu(NO_3)_2+2NO+4H_2O また生成したNONOは空気中で速やかに酸化してNO2NO_2になる(2NO+O22NO22NO+O_2\to2NO_2)ので、実験で時間経過とともに色が変わることもあります。

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