化学反応の係数と濃硝酸の生成

質問

HNO3 →　NO2 + O2 + H2O

この係数を決めたいんですが、
Ｈは酸化数が1のままで、H2Oになる。
解説では、HNO3がNO2に変化するので、Ｎの酸化数は+5から+4になる。
また、HNO3からO2が発生するので、O2の酸化数は、-2から0になる。
化学反応式の両辺で酸化数の総和は変わらないから、
生成したNO2とO2の比は4:1になる。

と書いてあったのですが、これがなんで4：1になるのか分りません。
また、未定係数法の解き方もよろしければ教えてください。

濃硝酸の生成について。

二酸化窒素と希硝酸を、酸素と高圧化で反応させる。
いま、質量パーセント濃度50％の硝酸、１kgと25molの二酸化窒素、10molの酸素を封入した。
次の反応のみが起こるとすると、得られる硝酸の質量パーセント濃度は最大で何％か。
ただし、反応後容器内に残る気体は酸素のみとし、また酸素への融解は無視できるものとする。

反応
2NO + O2 → 2NO2
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

解答
上の式からNOを削除し、
4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3

これより、NO2は全て反応し、25molの　HNO3が生成している。

「また、溶液の質量は、H2Oはもとの硝酸1kgに含まれていることから、
反応した25molのNO2と25/4molのO2の質量の分増加している」

(1*10^3*50/100 + 63*25 )/( 1*10^3 + 46*25 + 32*25/4 ) ×100 = 88.2%

これが答えです。

上の、「」でくくったところが分りません。
反応した水を考慮しなくていいのと、NO2とO2の分、溶液の質量が増加するのはなぜですか？

回答No.1

Willyt · ベストアンサー

生成したNO2とO2の比は4:1になる。→4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3　の式から明かです。ＮＯ2　1に対し、１／４のＯ2　が反応に関わります。そしてそのＯ2はすべて空気中から取り込まれるわけですから、硝酸溶液がその分増えることになります。

また、この場合の係数は未定係数法で決まったのではなく、二つの式

2NO + O2 → 2NO2
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

から単にＮＯを消去するだけで算出できます。但し得られる結果は硝酸が生成される式になり、与式とは逆になりますが、係数は同じですから問題はありません。問題ありとするなら上記の二式の矢印を逆にすればいいだけのことです。