氯酸
氯酸(Chloric acid,HClO3),氯的含氧酸,其中氯为正五价。氯酸仅存在于溶液中,或以氯酸盐的形式存在。稀酸无色,常温下无气味;浓酸浅黄色,有类似硝酸的刺激性气味。
氯酸减压病下蒸发浓缩则分解,放出氯和氧并生成高氯酸。水溶液呈强酸性,有强氧化性,与有机化合物接触发生爆炸性反应。氯酸主要用作强氧化剂,因其稳定性差,一般用它的盐;也用于制造丙烯腈聚合催化剂。
氯酸对多数金属有强腐蚀性。其蒸汽或液体对皮肤、眼睛及黏膜有强刺激性及腐蚀性。因其不稳定,故应低温避光保存。
理化性质
物理性质
氯酸易溶于水,且仅存在于溶液中,或以氯酸盐的形式存在。在-20℃时各种浓度的氯酸溶液只是凝缩,并不结晶。有收敛性。
稀氯酸无色,常温下无气味;浓氯酸浅黄色,有类似硝酸的刺激性气味。浓度为 20%的水溶液为透明液体,相对密度1.1273(18℃);最高浓度的水溶液含氯酸40%,相当于HCIO3·7HO,相对密度1.282(真空中,14.2℃) 。
化学性质
减压病下蒸发浓缩则分解,放出氯和氧并生成高氯酸。水溶液呈强酸性,有强氧化性,与有机化合物接触发生爆炸性反应。
强酸性
氯酸是一种强酸,其强度与盐酸(HCI)和硝酸(HNO3)接近。酸度常数(Acidity Constant)为10,电离常数(pKa)为-1.0。
不稳定性
氯酸不稳定,稳定性比次氯酸(HClO)高,只能存在于溶液中。其稀溶液在室温时较稳定,加热至40℃即分解成绿色液体。即分解生成不安定易爆炸的二氧化氯(ClO2),发生爆炸,最终生成氧气(O2)、氯气(Cl2)和高氯酸(HClO4)。
在浓度在超过40.1%均迅速分解亦发生爆炸。
强氧化性
氯酸是一种强氧化剂,氧化性与硝酸相似,比次氯酸弱,如能将单质碘进行氧化。
此反应实质上是+5价的氯氧化零价的碘的反应,这个反应并不表明Cl2不能氧化I2,而是过量的氯酸与反应的还原产物CI- 离子在H+条件下又发生反应,生成Cl2。
若I2过量,则发生反应:或者:
氯酸的氧化性随水溶液的氢离子浓度指数(pH)和温度的变化而变化。
氯酸与金属反应不生成氢气,浓度较高的氯酸与铜反应生成二氧化氯气体。
氯酸作为氧化剂氧化HCl时,本身可能被还原为HClO2、HCIO、Cl2(由于反应中还原剂是HCl,故HClO3不可能被还原到Cl-),但HClO2、HClO均不稳定,所以HClO3还原产物为Cl2。
制备方法
1.由氯酸钡(Ba(ClO3)2)溶液和硫酸(H2SO4 )反应,硫酸与氯酸溶液相互作用时,能够很容易地制得氯酸溶液。在搅拌下,在由Ba(ClO3)2和沸腾水配成的溶液中,在搅拌下,缓慢地加H2SO4溶解在水中形成的热溶液,检验沉淀是否完全(允许Ba(ClO3)2稍稍过量,但不允许H2SO4过量)。将混合物静置1小时,然后倾出大部分透明液,而将剩余部分过滤,得浓度约为22%的 氯酸溶液。滤去硫酸钡沉淀后即得。
2.用次氯酸加热歧化的反应制取。
3.通氯气(Cl2)于热水中,便有氯酸生成。
结构
由于MMFF94不支持原子价态,故而氯酸不生成构象异构体。氯酸的酐亦不存在的。氯酸分解时,例如以硫酸作用于氯酸钾时,并不生成氯酐,而放出其特殊嗅味的黄褐色气体二氧化氯。二氧化氯很不稳定,受热、与有机物接触或受其他影响时,很易爆炸而分解为氯及氧。
用途
主要用作强氧化剂,氧化性弱于次氯酸,因其稳定性差,一般用它的盐。用于制造丙烯腈聚合催化剂。
安全事项
毒性
氯酸有毒。
皮肤毒素:皮肤灼伤;休克型肺炎:吸入金属烟雾病或有毒气体和蒸气引起的肺部炎症。
危害
健康危害
吸入、摄入或接触(皮肤、眼睛)蒸气或物质可能会导致严重伤害、烧伤或死亡。蒸气或液体对皮肤、眼睛及黏膜有强刺激性及腐蚀性。
环境危害
对多数金属有强腐蚀性。遇有机化合物会剧烈反应并着火燃烧。火灾可能产生刺激性、腐蚀性和/或有毒气体。消防水或稀释水的径流可能会造成环境污染。
GHS 分类
GHS象形图
GHS 危险声明
H271(100%):可能引起火灾或爆炸;强氧化剂 [危险氧化性液体;氧化性固体]
H314 (100%):造成严重皮肤烧伤和眼睛损伤 [危险皮肤腐蚀/刺激]
保存
因氯酸不稳定,应低温避光保存。
储存条件:密封避光储存于阴凉、通风仓间或棚库内;仓温不宜超过30℃。
储存禁忌:远离火种、热源;防止阳光直射;应与碱类、氰化物、有机化合物、可燃物分开存放。
急救措施
眼部受刺激,须用水冲洗;皮肤触及,先用温水及肥皂水冲洗,再涂敷氧化镁丙三醇软膏,严重的就医诊治:如进入口内,立即漱口,饮水或饮蛋白水,并送医院诊治。
消防处理
小火:使用水。请勿使用干化学品或泡沫。二氧化碳(CO2 )或卤代烷( Halon) 可能提供有限的控制。
大火:从远处用水淹没火区。如果货物受热,请勿移动货物或车辆。如果可以安全完成,请将未损坏的容器移离火灾周围区域。
涉及坦克或汽车/拖车负载的火灾:从最大距离灭火或使用无人主流设备或监控喷嘴。用大量水冷却容器,直至火被扑灭。始终远离被火吞没的坦克。对于大规模火灾,使用无人主流装置或监控喷嘴;如果不可能,请撤离该地区并让火继续燃烧。
泄露处理
立即采取预防措施:将溢出或泄漏区域在各个方向隔离至少 50 米(液体)和至少 25 米(固体)。大量泄漏:考虑最初顺风疏散至少 100 米。
参考资料
Chloric acid | HClO3 | CID 19654 - PubChem.pubchem.2024-05-12
MyChemicals.CAMEO.2024-05-13
Ionization Constants of Inorganic Monoprotic Acids.chemistry.2024-05-29
氯酸.中国大百科全书.2024-06-05