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高氯酸

2021-02-26 12:11:01

资料专题:高氯酸基本信息汇总表

高氯酸是一种无机化合物,化学式为HClO4,是一种强酸,有强烈的腐蚀性、刺激性,通常以无色水溶液的形式存在。高氯酸的酸酐Cl2O7。高氯酸的酸性强于硫酸硝酸。热的高氯酸是一种极强的氧化剂,与有机物、还原剂、易燃物(如、磷等)接触或混合时有引起燃烧爆炸的危险,但室温下70%以下浓度的高氯酸相对稳定一些。高氯酸常被用来制备一些高氯酸盐,例如火箭燃料的重要成分——高氯酸铵。总而言之,高氯酸具有相当强的腐蚀性和危险性,并且极易形成易爆炸的混合物。

制备方法

工业制备

高氯酸工业制备有三条路线。传统方法是利用高氯酸钠的较大的溶解度(室温下209g/100ml水),用盐酸处理高氯酸钠的浓溶液,制备得到高氯酸和氯化钠沉淀:

NaClO4+HCl→NaCl+HClO4{\displaystyle{\ce{{NaClO_{4}}+{HCl}\to{NaCl}+{HClO_{4}}}}}

制得浓高氯酸可以通过蒸馏来纯化。

另一条路线相较于传统方法而言,更为直接,并避免了高氯酸盐的使用:利用铂电极电解氯水,可在阳极生成高氯酸。

工业上也使用电解氯酸钠的方法生产高氯酸钠,高氯酸可由高氯酸钠和浓硫酸经复分解反应制备:

NaClO4+H2SO4→NaHSO4+HClO4{\displaystyle{\ce{{NaClO_{4}}+{H_{2}SO_{4}}\to{NaHSO_{4}}+{HClO_{4}}}}}

实验室制备

高氯酸钡和硫酸反应生成硫酸钡沉淀与高氯酸,也可以通过硝酸氧化氯酸铵制备高氯酸,由于铵根的参与,该反应会得到氮氧化物和高氯酸。

性质

无水高氯酸在室温下是一种油状液体。高氯酸可以形成至少五种水合物。在水合物中高氯酸根阴离子通过氢键与H2O和H3O相连。 高氯酸可与水形成72.5%质量分数的共沸物,并且市售高氯酸也多以该共沸物的形式出售。但该共沸物和浓硫酸一样,具有很强的吸水性,暴露在空气中会吸收空气中的水。

高氯酸的脱水反应会得到一种非常危险的产物——七氧化二氯:

2HClO4+P4O10→Cl2O7+H2P4O11{\displaystyle{2HClO_{4}}+{P_{4}O_{10}}\to \color{red}Cl_{2}O_{7}\color{black}+{H_{2}P_{4}O_{11}}}

主要用途

高氯酸主要被作为生产高氯酸铵的原料,高氯酸铵一般被用作制造火箭燃料。随着航天技术的发展,高氯酸的产量也随之提高,年产量达到了数百万公斤。 高氯酸也是生产液晶过程中的重要原料,同时也是蚀刻的良好试剂。而由高氯酸为原料生产的高氯酸镁在钢铁工业中也有应用。

酸性

高氯酸是一种很强的质子酸,其Ka值高达10。相较于其他非配位阴离子,诸如氟硼酸六氟磷酸易发生水解,而高氯酸就不会发生水解。尽管高氯酸具有一定的危险性,但在合成中,高氯酸仍然经常被使用。出于类似的原因,高氯酸也常被作为离子交换色谱的洗脱剂。

安全性

高氯酸具有很强的氧化性,高氯酸和金属(如铝)以及有机物(如木头,塑料等)具有极高的反应活性。高氯酸一定要在具有冲洗功能的通风橱中操作,以防止高氯酸在管道中的堆积,引发危险。

相关条目

参考资料

资料专题:高氯酸参考资料