Хлорная кислота

Характеристики и физические свойства хлорной кислоты

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Хлорная кислота представляет собой бесцветную гигроскопичную легкоподвижную жидкость (строение молекулы показано на рис. 1), которая разлагается при умеренном нагревании или при стоянии.

Очень чувствительная к примесям. Неограниченно смешивается с водой. Сильная кислота. Концентрированные растворы маслообразны. Перегоняется в вакууме (72%-ный раствор, температура кипения 111^oС). Проявляет свойства слабого окислителя в разбавленном и сильного окислителя в концентрированном растворе при нагревании.

Рис. 1. Строение молекулы хлорной кислоты.

Таблица 1. Физические свойства хлорной кислоты.

Молекулярная формула	HClO₄
Молярная масса, г/моль	100,5
Плотность, г/см³	1,76
Температура плавления, ^oС	-101
Температура кипения, ^oС	120,5

Получение хлорной кислоты

Свободная хлорная кислота может быть получена при действии серной кислоты на перхлорат калия:

KClO₄ + H₂SO₄ = HClO₄ + KHSO₄.

Химические свойства хлорной кислоты

Хлорная кислота в водном растворе диссоциирует на ионы:

HClO₄↔ H⁺ + ClO₄^—.

Если нагревать хлорную кислоту с оксидом фосфора (V), отнимающим от неё воду, то образуется оксид хлора (VII), или хлорный ангидрид Cl₂O₇:

2HClO₄ + P₂O₅ = 2HPO₃ + Cl₂O₇.

Хлорная кислота растворяет серебро, золото и металлы платиновой группы:

3HClO₄ + 2Ag = 2AgClO₄ + HClO₃ + H₂O.

В реакциях нейтрализации со щелочами хлорная кислота образует соли – перхлораты:

HClO₄ + NaOH_dilute = NaClO₄ + H₂O;

HClO_{4 (dilute, cold)} + KOH = KClO₄ + H₂O.

Применение хлорной кислоты

Хлорная кислота нашла ограниченное применение в химическом анализе, в частности в аналитической химии при получении перхлоратов.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Какая масса перхлората серебра образуется при растворении чистого металла в растворе хлорной кислоты (230 г 15%-ный)?

Решение

Запишем уравнение реакции взаимодействия хлорной кислоты с серебром, в результате которого происходит образование перхлората серебра:

3HClO₄ + 2Ag = 2AgClO₄ + HClO₃ + H₂O.

Найдем массу хлорной кислоты в растворе:

ω = m_solute / m_solution × 100%;

m_solute = ω / 100% × m_solution;

m_solute (HClO₄) = ω (HClO₄) / 100% × m_solution;

m_solute (HClO₄) = 15 / 100% × 230 = 34,5 г.

Рассчитаем количество моль хлорной кислоты (молярная масса равна 100,5 г/моль):

n = m / M;

n(HClO₄) = m (HClO₄) / M (HClO₄);

n (HClO₄) = 34,5 / 100,5 = 0,34 моль.

Согласно уравнению реакции n (HClO₄) : n (AgClO₄) = 3: 2. Значит,

n(AgClO₄) = 2/3 × n(HClO₄) = 2/3 × 0,34 = 0,23моль.

Тогда масса образовавшегося перхлората серебра будет равна (молярная масса – 207 г/моль):

m = n × M;

m (AgClO₄) = n (AgClO₄)× M (AgClO₄);

m (AgClO₄) = 0,23× 207 = 47,61г.

Ответ

Масса перхлората серебра равна 47,61 г.

ПРИМЕР 2

Задание

Вычислите рН и рОН раствора хлорной кислоты, если концентрация ионов водорода H⁺ в растворе равна 10^-3М. Укажите реакцию среды.

Решение

Известно, что водородный показатель вычисляется по формуле

pH = -lg[H⁺].

Найдем рН раствора хлорной кислоты:

pH = -lg(10^-3) = 3,00.

Для расчета показателя основности раствора используют следующую формулу:

pOH = 14 – pH,

т.е.

pOH = 14 – 3,00 = 11,00.

Среда раствора – кислая.