高氯酸

Template:NoteTA Template:Chembox 高氯酸（Template:Lang-en）是一种无机化合物，化学式为HClO₄，是一種強酸，有强烈的腐蚀性、刺激性，通常以无色水溶液的形式存在。高氯酸的酸酐为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（如硫、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:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$

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：Template:来源请求

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$

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：

$2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{P}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_{10}⟶\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{P}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_{11}$

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，同时也是蚀刻铬的良好试剂。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K_a值高達10¹⁰。相较于其他非配位阴离子，诸如氟硼酸和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。

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