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高氯酸
化合物 来自维基百科,自由的百科全书
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高氯酸(英語:Perchloric acid)是一種無機化合物,化學式為HClO4,是一種強酸,有強烈的腐蝕性、刺激性,通常以無色水溶液的形式存在。高氯酸的酸酐為Cl2O7。高氯酸的酸性強於硫酸、硝酸。熱的高氯酸是一種極強的氧化劑,與有機物、還原劑、易燃物(如硫、磷等)接觸或混合時有引起燃燒爆炸的危險,但室溫下70%以下濃度的高氯酸相對穩定一些。高氯酸常被用來製備一些高氯酸鹽,例如火箭燃料的重要成分——高氯酸銨。總而言之,高氯酸具有相當強的腐蝕性和危險性,並且極易形成易爆炸的混合物。
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製備方法
高氯酸工業製備有三條路線。傳統方法是利用高氯酸鈉的較大的溶解度(室溫下209g/100ml水),用鹽酸處理高氯酸鈉的濃溶液,製備得到高氯酸和氯化鈉沉澱:
製得濃高氯酸可以通過蒸餾來純化。
另一條路線相較於傳統方法而言,更為直接,並避免了高氯酸鹽的使用:利用鉑電極電解氯水,可在陽極生成高氯酸[5]。
工業上也使用電解氯酸鈉的方法生產高氯酸鈉,高氯酸可由高氯酸鈉和濃硫酸經複分解反應製備:[來源請求]
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高氯酸鋇和硫酸反應生成硫酸鋇沉澱與高氯酸,也可以通過硝酸氧化氯酸銨製備高氯酸,由於銨根的參與,該反應會得到氮氧化物和高氯酸。
性質
無水高氯酸在室溫下是一種油狀液體。高氯酸可以形成至少五種水合物。在水合物中高氯酸根陰離子通過氫鍵與H2O和H3O+ 相連[6]。 高氯酸可與水形成72.5%質量分數的共沸物,並且市售高氯酸也多以該共沸物的形式出售。但該共沸物和濃硫酸一樣,具有很強的吸水性,暴露在空氣中會吸收空氣中的水。
高氯酸的脫水反應會得到一種非常危險的產物——七氧化二氯:[7]
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主要用途
高氯酸主要被作為生產高氯酸銨的原料,高氯酸銨一般被用作製造火箭燃料。隨着航天技術的發展,高氯酸的產量也隨之提高,年產量達到了數百萬公斤。[5] 高氯酸也是生產液晶過程中的重要原料,同時也是蝕刻鉻的良好試劑。而由高氯酸為原料生產的高氯酸鎂在鋼鐵工業中也有應用[8]。
高氯酸是一種很強的質子酸,其Ka值高達1010[4]。相較於其他非配位陰離子,諸如氟硼酸和六氟磷酸易發生水解,而高氯酸就不會發生水解。儘管高氯酸具有一定的危險性,但在合成中,高氯酸仍然經常被使用[9]。出於類似的原因,高氯酸也常被作為離子交換色譜的洗脫劑。
安全性
高氯酸具有很強的氧化性,高氯酸和金屬(如鋁)以及有機物(如木頭,塑膠等)具有極高的反應活性。高氯酸一定要在具有沖洗功能的通風櫥中操作,以防止高氯酸在管道中的堆積,引發危險。
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參考資料
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