オストワルト法の第三式で一酸化窒素NOが発生する理由

はじめに

硝酸の工業的製法「オストワルト法」の仕組みや反応式について完全解説!!で紹介した第三式「3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO」で、なぜ一酸化窒素が出てくるのか、という質問を何回かもらったことがあるのでまとめておこうと思う。


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オストワルト法の第三式で一酸化窒素NOが発生する理由

オキソ酸というのは「酸素O原子を含む酸」のことである。
本来、物質(今回はNO2)を水に溶かすと、その物質と同じ酸化数のオキソ酸になろうとする。(できるだけ変化したくないから)
しかし、NO2のNと同じ酸化数(+4)のオキソ酸は存在しない。
従って、酸化数が「+5」と「+3」(平均して+4だね)のオキソ酸が同量生成する。

\[
2NO_{2} + H_{2}O → HNO_{3} + HNO_{2}・・・①
\]

この時、亜硝酸HNO2はちょっと温度を上げるだけですぐに分解する。(不安定だから)

\[
3HNO_{2} → HNO_{3} + 2NO + H_{2}O・・・②
\]

②式を(係数は調節して)①式に代入すると、オストワルト法の第三式が得られる。

\[
3NO_{2} + H_{2}O → 2HNO_{3} + NO
\]

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