当二氧化氮溶于水时，会发生化学反应，在水中发生水解，产生H+和NO2-。 二氧化氮与水反应的化学方程式为：
2NO2(g) + H2O(l) → HNO2(aq) + HNO3(aq)
在水的作用下，二氧化氮分子会发生水解，将在水中形成一种正负离子，其中H+离子会和二氧化氮中的氧原子结合形成HNO2，氮原子和H+离子结合形成HNO3，即硝酸根和硝酸盐。
在温度和pH条件下，HNO2和HNO3可以分别被水解，其化学反应如下：
HNO2(aq) → H+(aq) + NO2-(aq)
HNO3(aq) → H+(aq) + NO3-(aq)
因此，当二氧化氮溶于水时，发生的化学反应是：2NO2(g)+H2O(l)→H+(aq)+NO2-(aq)+H+(aq)+NO3-(aq)，这就是二氧化氮溶于水的化学反应。