Хлорная кислота HClO4: свойства, получение, применение

Хлорная кислота HClO4 — самая сильная из обычных кислот, одноосновная кислородсодержащая кислота, молярная масса 100,5 г/моль.

Ключевые факты

Формула
HClO4
Класс
кислота (сильная, одноосновная, кислородсодержащая)
Молярная масса
100,5 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 100,46 г/моль
Другие названия
надхлорная кислота — устаревшее название
Состояние
безводная — жидкость, чаще используют водный раствор около 70 %
Степень окисления хлора
+7 (высшая)
Валентность хлора
VII
Основность
одноосновная, соли — перхлораты
Сила
сильнейшая среди обычных кислот

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое хлорная кислота?

Хлорная кислота HClO4 — самая сильная из кислот, с которыми работают в школьной химии. В воде она диссоциирует полностью, а хлор в ней проявляет высшую степень окисления +7. Её соли называют перхлоратами.

Разбавленные растворы хлорной кислоты окисляют слабо: роль окислителя берёт на себя не хлор, а ионы водорода. Зато концентрированная кислота, особенно горячая, очень сильный окислитель и опасна в контакте с органикой. Поэтому в заданиях её чаще всего встречают как пример сильной кислоты и источника перхлоратов.

Какие физические свойства у хлорной кислоты?

Физические свойства: хлорная кислота HClO4
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниебезводная — жидкость, чаще используют водный раствор около 70 %
Цвет и запахбесцветная, на воздухе слегка дымит
Растворимость в водесмешивается с водой в любых отношениях
Устойчивостьбезводная кислота неустойчива и может взрываться при хранении и нагревании
Солиперхлораты в основном растворимы, малорастворим перхлорат калия

Какие химические свойства у хлорной кислоты?

Хлорная кислота реагирует как типичная сильная кислота: со щелочами, основными оксидами, аммиаком, карбонатами и активными металлами. Её особенность в том, что анион ClO4− не образует осадков с большинством катионов, поэтому перхлораты хорошо растворимы.

  1. С гидроксидом натрияHClO4 + NaOH → NaClO4 + H2O
  2. С оксидом кальция2HClO4 + CaO → Ca(ClO4)2 + H2O
  3. С карбонатом кальция2HClO4 + CaCO3 → Ca(ClO4)2 + H2O + CO2↑
  4. С аммиакомHClO4 + NH3 → NH4ClO4
  5. С цинком: выделяется водород2HClO4 + Zn → Zn(ClO4)2 + H2↑Условия: разбавленный раствор

Перхлорат аммония NH4ClO4 используют как окислитель в твёрдом ракетном топливе. Это иллюстрирует, что соли хлорной кислоты при нагревании способны отдавать кислород.

Как получают хлорной кислоты?

В промышленности

Сначала электролизом получают перхлорат натрия из хлората. Затем обменом с соляной кислотой выделяют хлорную кислоту: хлорид натрия кристаллизуется, и его отделяют.

  • NaClO4 + HCl → NaCl↓ + HClO4

В лаборатории (на уровне задания)

В учебниках приводят вытеснение хлорной кислоты из перхлората калия концентрированной серной кислотой, после чего кислоту отгоняют под вакуумом.

  • KClO4 + H2SO4 → KHSO4 + HClO4

Как распознать хлорная кислота? Качественная реакция

Перхлорат-ион можно обнаружить по ионам калия: из концентрированного раствора выпадает малорастворимый белый осадок перхлората калия. Перхлораты не дают осадка с нитратом серебра, в отличие от хлоридов.

  • K+ + ClO4− → KClO4↓

Где применяют хлорной кислоты?

  • производство перхлоратов: окислителей для ракетного топлива, фейерверков и пиротехники;
  • аналитическая химия: хлорная кислота как сильная кислота без осадков с катионами;
  • травление и электрополировка металлов;
  • лабораторный реагент для растворения проб и неводного титрования.

Меры предосторожности. Концентрированная хлорная кислота вызывает тяжёлые ожоги и взрывоопасна при контакте с органическими веществами, бумагой, древесиной. В школе её не используют, а вне школы работать с ней можно только по специальному допуску.

Чему равна молярная масса хлорной кислоты?

M(HClO4) = 1 + 35,5 + 4·16 = 100,5 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 100,46 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где хлорная кислота встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса хлорной кислоты?

M(HClO4) = 1 + 35,5 + 4·16 = 100,5 г/моль. Хлор по правилу ЕГЭ не округляют до целого. По массам IUPAC до сотых получается 100,46 г/моль.

Какая кислота сильнее: хлорная или серная?

Хлорная. В ряду кислородных кислот хлора сила растёт с числом атомов кислорода: HClO слабая, HClO4 сильнейшая. Серная кислота тоже сильная, но слабее хлорной.

Чем хлорная кислота отличается от хлорноватистой?

У хлорной кислоты хлор в степени окисления +7, она сильная и устойчивая в разбавленном виде. У хлорноватистой HClO хлор +1, она слабая, неустойчивая и сильный окислитель.

Почему перхлорат калия малорастворим?

Крупный анион ClO4− с катионом калия образует прочную кристаллическую решётку, которая плохо разрушается молекулами воды. Поэтому KClO4 выпадает из насыщенных растворов, в отличие от перхлората натрия.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: водород H, хлор Cl, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники