Способы получения хлорной кислоты

Хлорная, хлорноватая, хлороноватистая, хлористая кислота.

Хлорная кислота.

Хлорная кислота HClO₄, степень окисления у атома хлора максимальная — +7. Это одна из самых сильных кислот.

Бесцветная летучая жидкость, дымит на воздухе. Безводная кислота очень неустойчива, а активна. Взрывоопасна. Растворяет благородные металлы:

С неметаллами и металлами хлорная кислота реагирует:

Получение хлорной кислоты.

Получение хлорной кислоты из солей:

Хлорноватая кислота.

Хлороноватая кислота HClO₃, степень окисления у атома хлора — +5. Сильная одноосновная кислота. В воде хлороноватая кислота диссоциирует:

Получение хлорноватой кислоты .

Хлороноватистая кислота.

Формула хлороноватистой кислоты — HClO, степень окисления у хлора — +1. Кислота неустойчивая.

При комнатных условиях и при низких температурах окислительная способность у данной кислоты самая высокая из других возможных кислородосодержащих кислоты с атомом хлора.

Получение хлороноватистой кислоты .

Хлорную известь под действием влажности воздуха, в котором присутствует углекислый газ, превращается в хлороноватистую кислоту:

Хлористая кислота.

Формула хлористой кислоты – HСlO₂. Степень окисления у хлора — +3.

Весьма неустойчива, но более устойчивое соединение, чем хлороноватистая.

Свойства хлористой кислоты.

Получение хлористой кислоты.

1. Из хлоритов хлористой кислоты:

2. По взаимодействию:

Соли хлористой кислоты бесцветны, хорошо растворимы в воде. Хлорит натрия получают так:

Источник

Хлорная кислота

Хлорная кислота
Систематическое наименование	Хлорная кислота
Хим. формула	HClO4
Состояние	бесцветная жидкость
Молярная масса	100,46 г/моль
Плотность	1,76 г/см³
Температура
• плавления	−102 °C
• кипения	203 °C
Энтальпия
• образования	−40,4 кДж/моль
Константа диссоциации кислоты pKa	−10
Растворимость
• в воде	смешивается
Рег. номер CAS	7601-90-3
PubChem	24247
Рег. номер EINECS	231-512-4
SMILES
RTECS	SC7500000
ChEBI	29221
Номер ООН	1873
ChemSpider	22669
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Хлорная кислота HClO₄ — одноосновная кислота, одна из самых сильных (в водном растворе, pK ≈ −10), безводная — исключительно сильный окислитель, так как содержит хлор в высшей степени окисления +7.

Содержание

Свойства

Физические свойства

Бесцветная летучая жидкость, сильно дымящая на воздухе, в парах мономерна. Безводная хлорная кислота очень реакционноспособна и неустойчива.

Химические свойства

Жидкая HClO₄ частично димеризована, для неё характерна равновесная автодегидратация:

Безводная кислота взрывоопасна из-за наличия в ней оксида хлора (VII). Водные растворы с концентрацией ниже 72% более безопасны, но на свету желтеют с образованием взрывоопасных оксидов хлора. Пожелтевшую кислоту рекомендуется аккуратно разбавлять и нейтрализовать щелочами или карбонатами.

Являясь сильной неустойчивой кислотой, хлорная кислота разлагается:

Хлорную кислоту и её соли (перхлораты) применяют как окислители. Хлорная кислота, как одна из самых сильных кислот и окислитель, растворяет золото и платиновые металлы (9HClO₄ + 2Au = 2Au(ClO₄)₃ + 3HClO3 + 3H₂O), а в реакции с серебром образует хлорноватую кислоту:

Неметаллы и активные металлы восстанавливают концентрированную хлорную кислоту до хлороводорода

8As + 5HClO₄ + 12H₂O = 8H₃AsO₄ + 5HCl (данная реакция используется в металлургии для очистки руд)

Разбавленная хлорная кислота обладает слабыми окислительными свойствами (не окисляет сероводород, диоксид серы, йодоводород, хром(II), азотистую кислоту) и при реакции с металлами до водорода в электрохимическом ряду выделяет водород с образованием перхлоратов. Водные растворы хлорной кислоты устойчивы.

Хлорная кислота хорошо растворима во фтор- и хлорорганических растворителях, таких, как CF₃COOH, CHCl₃, CH₂Cl₂ и др. Смешивание с растворителями, проявляющими восстановительные свойства (например, с диметилсульфоксидом), может привести к воспламенению и взрыву. С водой хлорная кислота смешивается в любых соотношениях и образует ряд гидратов HClO₄·nH₂O (где n = 0,25…4). Моногидрат HClO₄·H₂O имеет ионную природу и температуру плавления +50 °C. Хлорная кислота с водой образует азеотропную смесь, кипящую при 203 °C и содержащую 72 % хлорной кислоты. Растворы хлорной кислоты в хлорсодержащих углеводородах являются сверхкислотами (суперкислотами). Хлорная кислота является одной из сильнейших неорганических кислот, в её среде даже кислотные соединения ведут себя как основания, присоединяя протон и образуя катионы ацилперхлоратов: P(OH)₄ + ClO₄ − , NO₂ + ClO₄ − .

При слабом нагревании при пониженном давлении смеси хлорной кислоты с фосфорным ангидридом, отгоняется бесцветная маслянистая жидкость — хлорный ангидрид:

Соли хлорной кислоты называются перхлоратами. Перхлорат йода в лаборатории получают при обработке раствора йода в безводной хлорной кислоте озоном:

Получение

• Водные растворы хлорной кислоты получают электрохимическим окислением соляной кислоты или хлора, растворённых в концентрированной хлорной кислоте, а также обменным разложением перхлоратов натрия или калия сильными неорганическими кислотами.
• Безводная хлорная кислота образуется при взаимодействии перхлоратов натрия или калия с концентрированной серной кислотой, а также водных растворов хлорной кислоты с олеумом:

KClO₄ + H₂SO₄ → KHSO₄ + HClO₄

Применение

• Концентрированные водные растворы хлорной кислоты широко используются в аналитической химии, а также для получения перхлоратов.
• Хлорная кислота применяется при разложении сложных руд, при анализе минералов, а также в качестве катализатора.
• Соли хлорной кислоты: перхлорат калия малорастворим в воде, применяется в производстве взрывчатых веществ, перхлорат магния (ангидрон) — осушитель.

Безводную хлорную кислоту нельзя длительно хранить и перевозить, так как при хранении в обычных условиях она медленно разлагается, окрашивается оксидами хлора, образующимися при её разложении, и может самопроизвольно взрываться. Зато её водные растворы вполне устойчивы.

Источник

Кислородсодержащие соединения галогенов

Галогены образуют ряд соединений с кислородом, которые неустойчивы и могут быть получены только косвенным путем, так как кислород не взаимодействует с галогенами. Наиболее устойчивы из их соединений соли, наименее — оксиды и кислоты.

Максимальна возможная степень окисления +7. Для фтора возможно только -1, так как фтор является самым электроотрицательным элементом.

Названия кислородсодержащих кислот и их кислотных остатков вы можете найти в таблице ниже. Заметьте, все они применимы и к брому, и к йоду. Так например HBrO — бромноватистая кислота (соли гипобромиты), HIO — иодноватистая кислота (соли гипоиодиты).

HIO₃ — иодноватая кислота (соли иодаты), HBrO₃ — бромноватая кислота (соли броматы). По аналогии несложно составлять подобные названия. Мы будем изучать данную тему на примере соединений хлора.

Получение кислот

Хлорноватистую кислоту можно получить в реакции хлора с водой, соли хлорноватистой кислоты (гипохлорита) с более слабой кислотой.

В реакции хлорной извести с диоксидом углерода и водой также выделяется хлорноватистая кислота.

Хлористая кислота может быть получена из собственных солей — хлоритов, а также в реакции с оксидом хлора IV.

Хлорноватую кислоту получают взаимодействием разбавленной серной кислоты и хлората бария.

Самая сильная кислота в природе — хлорная кислота — может быть получена реакцией перхлората калия или натрия с концентрированной серной кислотой.

Химические свойства

Хлорноватистая и хлористая кислоты относятся к слабым, хлорноватая и хлорная — к сильным. Кислоты образуют соли в реакциях c основными оксидами и основаниями.

HClO + LiOH → LiClO + H₂O

Разложение кислот и солей

И кислоты, и их соли разлагаются схожим образом.

KI + HClO → KIO₃ + HCl

Соли этих кислот образуются в результате реакции диспропорционирования, происходящей между щелочью и галогеном.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Блиц-опрос по теме Кислородсодержащие соединения галогенов

HBrO₂ — бромистая кислота, слабая

HClO₄ — хлорная кислота, сильная

Бертолетова соль — KClO₃

HClO₃ — хлорноватая кислота, сильная

Источник

Хлорная кислота – свойства, получение, применение. Предосторожности при работе

Хлорная кислота (формула HClO4) – это одноосновная безводная кислота. Содержит в себе хлор (Cl) в высшей степени окисления, по этой причине является сильнейшим окислителем. Взрывоопасна.

Свойства хлорной кислоты

1. Это летучая жидкость без цвета, в воздухе сильно дымит, мономерна в парах. Неустойчива и очень реакционна. Для этой кислоты характерна автодегидратация:

3HClO4 = H3O+ (катион) + ClO- (анион) + Cl2O7 (оксид хлора)

2. Данное вещество хорошо растворимо в хлор- и фторорганических растворителях, таких как CH2Cl2 (хлористый метилен), CHCl3 (хлороформ) и другие. Смешивается и с другими растворителями, проявляет восстановительные свойства, при неосторожном обращении может привести к взрыву или воспламенению.

3. Хорошо смешивается с водой (H2O) в любых соотношениях. Образует несколько гидратов. Концентрированные растворы данной кислоты обладают немного маслянистой консистенцией. Растворы водные данной кислоты обладают хорошей устойчивостью и низкой окислительной способностью. С водой рассматриваемое нами вещество образует азеотропную смесь, которая при температуре 203 градуса кипит и содержит 72 процента HClO4.

4. Хлорная кислота (формула HClO4) является одной из самых сильных кислот. Из-за этого в ее среде некоторые кислотные соединения ведут себя подобно основаниям.

5. В условиях пониженного давления при слабом нагревании смеси кислоты хлорной с фосфорным ангидридом образуется маслянистая бесцветная жидкость – ангидрид хлорный:

2HClO4 (кислота хлорная) + P4O10 (ангидрид фосфорный) = Cl2O7 (ангидрид хлорный) + H2P4O11

Способы получения

1. Водные растворы данного вещества можно получить двумя способами. Первый заключается в электрохимическом окислении хлора или соляной кислоты в концентрированной соляной кислоте, а второй – в обменном разложении перхлоратов натрия или калия неорганическими сильными кислотами.

2. Хлорную безводную кислоту можно получить тоже двумя способами. Первый заключается во взаимодействии перхлоратов калия (K) или натрия (Na) с серной кислотой в концентрированной виде, а второй – во взаимодействии олеума с водным раствором хлорной кислоты:

KClO4 (водный раствор хлорной кислоты) + H2SO4 (кислота серная) = KHSO4 (калия гидросульфат) + HClO4 (хлорная кислота)

Применение хлорной кислоты

– концентрированные растворы широко используют для получения перхлоратов (соли данной кислоты) и в аналитической химии;

– хлорная кислота используется при разложении руд, в качестве катализатора и при анализе минералов;

– перхлорат калия (формула: KClO4), соль данной кислоты, применяется при создании взрывчатых веществ, а магния перхлорат (ангидрон, Mg(ClO4)2) используется в качестве осушителя.

Безопасность при работе

Хлорную безводную кислоту нельзя долго хранить и перевозить, так как при стандартных условиях она быстро разлагается и может впоследствии самопроизвольно взорваться.

Другие неорганические хлорсодержащие кислоты:

1. Соляная кислота (формула: HCl) – одноосновная сильная кислота, едкая, дымящая на воздухе жидкость. Применяют в гальванопластике (декапирование, травление) и в гидрометаллургии, для очистки металлов при лужении и паянии, для получения хлоридов марганца, цинка, железа и других металлов. В пищевой промышленности данное вещество зарегистрировано в качестве пищевой добавки Е507.

2. Хлорноватистая кислота (формула: HClO) – одноосновная очень слабая кислота. Может существовать только в растворах. Используется для санитарных целей, а также для отбеливания тканей и целлюлозы.

3. Хлористая кислота (HClO2) – кислота одноосновная средней силы. Неустойчива в свободном виде, в разбавленном водном растворе обычно быстро разлагается. Ангидрид этой кислоты до сих пор неизвестен.

4. Хлорноватая кислота (HClO3) – одноосновная сильная кислота. Не получена в свободном виде, так как распадается в концентрированных растворах. В водных растворах существует при концентрации ниже 30 процентов. Довольно устойчива при низких температурах.

Источник