Оксид азота(IV) NO2: свойства, получение, применение

Оксид азота(IV) NO2 — кислотный оксид, бурый ядовитый газ с резким запахом, молярная масса 46 г/моль.

Ключевые факты

Формула
NO2
Класс
оксид (кислотный)
Молярная масса
46 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 46,01 г/моль
Другие названия
бурый газ; диоксид азота
Состояние
газ (при охлаждении — жидкость и кристаллы ~N2O4~)
Степени окисления
N +4, O −2
Связь и строение
ковалентные полярные; в молекуле один неспаренный электрон
Кристаллическая решётка
молекулярная
Димеризация
при охлаждении превращается в бесцветный N2O4

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое оксид азота(IV)?

Оксид азота(IV) — тот самый бурый газ, который виден над сосудом, когда концентрированная азотная кислота действует на медь. Он ядовит, имеет резкий запах и тяжелее воздуха. Азот в нём в степени окисления +4, и это сильный окислитель.

Особенность NO2 в том, что он реагирует с водой и щёлочью по схеме диспропорционирования: образуются соединения азота в двух разных степенях окисления. Кроме того, при охлаждении молекулы NO2 соединяются в бесцветный димер N2O4, и цвет газа светлеет — классический пример смещения равновесия.

Какие физические свойства у оксида азота(IV)?

Физические свойства: оксид азота(IV) NO2
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниегаз (при охлаждении — жидкость и кристаллы N2O4)
Цвет и запахбурый, с резким запахом
Плотность относительно воздухатяжелее воздуха: 46 г/моль против 29 г/моль
Температура кипенияоколо +21 °C (равновесная смесь NO2 и N2O4)
Растворимость в водереагирует с водой

Какие химические свойства у оксида азота(IV)?

Реакции NO2 делятся на три группы: диспропорционирование с водой и щёлочью, окисление других веществ и обратимая димеризация. В заданиях ЕГЭ он встречается чаще всего как пример диспропорционирования и как участник получения азотной кислоты.

  1. С водой: диспропорционирование3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
  2. С водой и кислородом: азотная кислота без побочного оксида4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
  3. Со щёлочью: смесь нитрата и нитрита2NO2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO2 + H2O
  4. Димеризация при охлаждении2NO2 ⇄ N2O4
  5. С оксидом серы(IV): окислительNO2 + SO2 → SO3 + NO

Димеризация экзотермическая. Если пробирку с бурым газом охладить, окраска слабеет (равновесие сдвигается вправо), а если нагреть — темнеет (влево). Этот опыт показывает принцип Ле Шателье.

Как получают оксида азота(IV)?

Из оксида азота(II)

На воздухе бесцветный оксид азота(II) мгновенно окисляется до бурого газа.

  • 2NO + O2 → 2NO2

Действием концентрированной азотной кислоты на металл

Концентрированная азотная кислота окисляет медь до нитрата, а сама восстанавливается до NO2.

  • Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

Термическим разложением нитратов

Нитрат свинца при нагревании разлагается с выделением бурого газа.

  • 2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2↑ + O2↑

Как распознать оксид азота(IV)? Качественная реакция

Газ узнают по бурому цвету и резкому запаху; бесцветный газ, который буреет на воздухе, — это оксид азота(II), превратившийся в NO2.

  • 2NO + O2 → 2NO2

Где применяют оксида азота(IV)?

  • промежуточный продукт при производстве азотной кислоты;
  • окислитель в ракетных топливах (в виде N2O4);
  • нитрующий агент в синтезе органических соединений.

Меры предосторожности. Газ очень ядовит: поражает дыхательные пути и может вызвать отёк лёгких с задержкой в несколько часов, поэтому опыты ведут только в вытяжном шкафу.

Чему равна молярная масса оксида азота(IV)?

M(NO2) = 14 + 2·16 = 46 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 46,01 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где оксид азота(IV) встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса оксида азота(IV)?

M(NO2) = 14 + 2·16 = 46 г/моль. Димер N2O4 имеет молярную массу 92 г/моль.

Почему при реакции со щёлочью образуются две соли?

Азот в степени окисления +4 диспропорционирует: часть атомов повышает степень окисления до +5 (нитрат), а часть понижает до +3 (нитрит). Поэтому в продуктах две соли.

Почему бурый газ светлеет при охлаждении?

Молекулы NO2 соединяются в бесцветные молекулы N2O4. Реакция выделяет теплоту, поэтому охлаждение сдвигает равновесие вправо.

Чем NO2 отличается от NO?

NO2 бурый и реагирует с водой и щёлочью, NO бесцветен и ни с одним из этих веществ напрямую не взаимодействует. На воздухе второй превращается в первый.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: азот N, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники