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次氯酸与高氯酸的异同点是什么?
时间:2024-12-23 18:23:40
答案

1.组成上的分别:

氯化氢(HCl),一个氯化氢分子是由一个氯原子和一个氢原子构成的,是无色有刺激性气味的气体。其水溶液俗称盐酸,学名氢氯酸。相对分子质量为36.46。

次氯酸,一种氯元素的含氧酸,化学式为HClO,结构式H-O-Cl,其中氯元素的化合价为+1价,是氯元素的最低价含氧酸,但其氧化性在氯元素的含氧酸中极强,是氯元素含氧酸中氧化性第二强的酸。

亚氯酸,一种氯元素的含氧酸,化学式为HClO2,结构式为H-O-Cl=O,其中氯元素的化合价为+3价。它的氧化性在各种氯元素的含氧酸中为第一强,酸性比氯酸和高氯酸弱,强于次氯酸,是一种中强酸。

氯酸,化学式为HClO3,是氯元素的含氧酸之一,其中氯的化合价为+5价。它具有强酸性与强氧化性,可用于制取多种氯酸盐,亦可用作氧化剂。它可由氯酸钡与硫酸反应制取。氯酸水溶液在真空中可浓缩到密度1.282,即浓度40.1%。

高氯酸,无机化合物,六大无机强酸之首,氯的最高价氧化物的水化物。是无色透明的发烟液体。高氯酸在无机含氧酸中酸性最强。

2.物理性质上的不同:

氯化氢是无色,熔点-114.2℃,沸点-85℃,空气中不燃烧,热稳定,到约1500℃才分解。有窒息性的气味,对上呼吸道有强刺激,对眼、皮肤、黏膜有腐蚀。密度大于空气 ,其水溶液为盐酸,浓盐酸具有挥发性。

摩尔质量:36.4606 g/mol,外观无色吸湿性气体,密度:1.477 g/L(25℃)(气)

相对密度(水=1)1.19

相对蒸气密度(空气=1)1.27

熔点:158.8K(-114.2℃)

沸点:187.9K(-85℃)

溶解性(水):72g/100mL(20℃)(标准压强)

饱和蒸气压(Pa):4225.6(20℃)

次氯酸:

常温下状态:仅存在于水溶液中。水溶液在真空中可浓缩到密度1.282,即浓度40.1%。 加热到40℃时即分解,并发生爆炸。

颜色:无色到浅黄绿(显色有变化是因为反应Cl₂+H₂O=HCIO+HCl是可逆反应,在不同状态下平衡状态也不同,显黄绿色是因为溶有氯气的原因)

气味:有类似氯气的刺激性气味

溶解性(与水的体积比):1:2

亚氯酸:

它的氧化性在各种氯元素的含氧酸中为第一强,酸性比氯酸和高氯酸弱,强于次氯酸,是一种中强酸。它是目前唯一存在的亚卤酸。

同时,它也是氯元素的含氧酸中最不稳定的一种,仅存在于溶液中,室温下极容易分解,温度升高分解加快,在几分钟之内便可分解成氯气、二氧化氯和水。

氯酸:

氯酸易溶于水。水溶液在真空中可浓缩到密度1.282,即浓度40.1%。稀的氯酸溶液是无色的,常温时没有气味,浓溶液呈黄色,有类似硝酸的刺激性气味。密度1.282g/cm³。

高氯酸:

是无色透明的发烟液体。高氯酸在无机含氧酸中酸性最强。可助燃,具强腐蚀性、强刺激性,可致人体灼伤。工业上用于高氯酸盐的制备,人造金刚石提纯

3.化学性质上的区别:

氯化氢,腐蚀性的不燃烧气体,与水不反应但易溶于水,空气中常以盐酸烟雾的形式存在。易溶于乙醇和醚,也能溶于其它多种有机物

易溶于水,在25℃和1大气压下,1体积水可溶解503体积的氯化氢气体。干燥氯化氢的化学性质很不活泼。碱金属和碱土金属在氯化氢中可燃烧,钠燃烧时发出亮黄色的火焰:

氯化氢气体溶于水生成盐酸,当药水瓶打开时常与空气中的小水滴形成盐酸酸雾。工业用盐酸常成微黄色,主要是因为三氯化铁的存在。常用氨水来检验盐酸的存在,氨水会与氯化氢反应生成白色的氯化铵微粒。

次氯酸:

弱酸性

次氯酸是一种一元弱酸,25℃时的电离常数为3×10-8Ka。 

强氧化性

次氯酸能氧化还原性物质(如Na2SO3,FeCl2,KI,C7H7O4N(石蕊)等),使有色布条、品红褪色,并能使石蕊溶液变为无色液体。如:

Na2SO3 + HClO = Na2SO4 + HCl(强氧化剂制弱氧化剂,弱酸制强酸)

标准状况次氯酸中性溶液是一种比标准状况下的氯更强的氧化剂:

2 HOCl(aq) + 2 H+ 2 e⇌ Cl2(g) + 2 H2O E=+1.63V

注:标准状况指0℃,标准大气压

不稳定性

次氯酸很不稳定,只存在于水溶液中。在光照的条件下,它按下式分解:2HClO=light=2HCl+O₂↑ 。它一般用作漂白剂、氧化剂、除臭剂和消毒剂。

在水溶液中,次氯酸部分电离为次氯酸根ClO-(也称为次氯酸盐阴离子)和氢离子H+。含有次氯酸根的盐被称为次氯酸盐。

当纯净的氯气通入水中时,会形成次氯酸和盐酸:Cl₂ + H₂O =可逆=HClO + HCl。次氯酸也是较弱的含氯酸,盐酸的pH和碱度均低于它。

但有极强的氧化性和漂白作用,它的盐类可用做漂白剂和消毒剂,次氯酸盐中最重要的是钙盐,它是漂白粉(次氯酸钙和碱式氯化钙的混合物)的有效成分。漂白粉可由氯和消石灰反应而制得:

2Ca(OH)₂+2Cl₂=Ca(ClO)₂+CaCl₂+H₂O xCaCl₂+yCa(OH)₂+nH2O==xCaCl₂.yCa(OH)₂.nH2O

在放置漂白粉的地方具有氯的气味,就是因为有一氧化二氯放出的缘故。

浓次氯酸溶液呈淡黄色的原因是因为其不稳定,自发分解:

9HClO====HClO3+4Cl2↑+O2↑+4H2O

产生的Cl2以分子形式溶于水呈淡黄色。

次氯酸在溶液中发生3种形式的分解,它们彼此无关,称为平行反应,即:

1.2HClO =光= 2HCl+O₂↑

2.HClO+HCl =可逆= H₂O+Cl₂↑

3.3HClO =△= 2HCl+HClO₃

在阳光直接作用下,按第一种形式分解;在有脱水物质(如CaCl₂)存在时,按第二种形式分解;加热时特别容易按第三种形式分解。如将氯通入热碱溶液中产物是氯酸盐而不是次氯酸盐:3Cl₂+6KOH=KClO₃+5KCl+3H₂O

一氧化二氯和水作用生成次氯酸:H₂O+Cl₂O=2HClO

氯气与水反应生成次氯酸与盐酸:H₂O+Cl₂=HCl+HClO

将氯气通入混有碳酸钙粉末的水中,次氯酸则积集在溶液中,蒸馏反应混合物,可以收集到稀次氯酸溶液。

2HClO==CaCl₂==Cl₂O↑+H₂O

亚氯酸:

酸性

亚氯酸是一种一元中强酸,电离常数Ka为1.1X10-2。

不稳定性

亚氯酸很不稳定,是最不稳定的氯元素的含氧酸,室温下即分解:  

其他

亚氯酸可以与碱发生中和反应,如:  利用此方法生产亚氯酸钠。

氯酸:

强酸性

氯酸是一种强酸,无电离常数。

不稳定性

氯酸在加热至40℃时或在浓度在超过40%时会发生分解,并剧烈爆炸,产物不一:

现象:产生大量气体,爆炸效果与硝酸铵类似。 

强氧化性

氯酸有强氧化性(略弱于溴酸但强于碘酸,硫酸),在氯元素的各种含氧酸中为第三,常用作强氧化剂。

它与金属反应一般不生成氢气,浓度较高的氯酸与铜反应,生成二氧化氯气体。

高氯酸:

强氧化剂。与还原性有机物、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。

在室温下分解,加热则爆炸(但市售恒沸高氯酸不混入可燃物则一般不会爆炸)。

无水物与水起猛烈作用而放热。氧化性极强,具有强腐蚀性。  

其他信息:室温时氧化活性很弱,但浓热的高氯酸是强氧化剂可与大多数金属包括金,银发生反应将他们氧化,生成对应的高价金属高氯酸盐和水

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