Вопрос 54. Кислородные соединения хлора, химические свойства.

 Кислородные соединения хлора. Хлор образует четыре кислородсодержащие кислоты:

хлорнотистую, хлористую, хлорноватую и хлорную.

     Хлорноватистая кислота НСlO образуется при взаимодействии хлора с водой, а также ее солей с сильными минеральными кислотами. Она относится к слабым кислотам, очень неустойчива. Состав продуктов реакции ее разложения зависит от условий. При сильном освещении хлорноватистой кислоты, наличии в растворе восстановителя, а также длительном стоянии она разлагается с выделением атомарного кислорода:

 НСlO = HСl + O

В присутствии водоотнимающих веществ образуется оксид хлора (I): 2 НСlO = 2 Н₂О + Сl₂O

Cl₂О можно считать ангидридом хлорноватистой кислоты. При нагревании хлорноватистая кислота разлагается с образованием двух кислот — соляной и хлорноватой: 3 НСlO = 2 НСl + НСlO₃

Поэтому при взаимодействии хлора с горячим раствором щелочи образуется соли не соляной и хлорноватистой, а соляной и хлорноватой кислот: 6 NаОН + 3 Сl₂ = 5 NаСl + NаСlО₃ + 3 Н₂О

 Соли хлорноватистой кислоты — г и п о х л о р и т ы — очень сильные окислители. Они образуются при взаимодействии хлора со щелочами на холоду. Одновременно образуются соли соляной кислоты. Из таких смесей наибольшее распространение получили хлорная известь и жавелевая вода.

     Хлорная, или белильная, известь СаОСl₂, или СаСl(СlO), образуется при взаимодействии хлора с порошкообразным гидроксидом кальция  — пушенкой:

Са(ОН)₂ + Сl₂ = Cl-O-Ca-Cl + H₂O Или 2 Са(ОН)₂ + 2 Сl₂ = СаСl₂ + Са(ОСl)₂ + 2 Н₂О

Качество хлорной извести определяется содержанием в ней гипохлорита. Она обладает очень сильными окислительными свойствами и может окислять даже соли марганца до перманганат:

5 СаОСl₂ + 2 Mn(NО₃)₂ + 3 Са(ОН)₂ = Са(МпO₄)₂ + 5 СаСl₂ + 2 Са(NО₃)₂ + 3 H₂O

Под действием углекислого газа, содержащегося в воздухе, она разлагается с выделением хлора:

СаОСl₂ + СО₂ = СаСО₃ + Сl₂ или СаСl₂ + Са(ОСl)₂ + 2 СО₂ = 2 СаСО₃ + 2 Сl₂

Хлорная известь применяется как отбеливающее и дезинфицирующее

вещество.

     Хлористая кислота НСlO₂ образуется при действии концентрированной серной кислоты на хлориты щелочных металлов, которые получаются как промежуточные продукты при электролизе растворов хлоридов щелочных металлов в отсутствие диафрагмы между катодным и анодным пространствами. Это слабая, неустойчивая кислота, очень сильный окислитель в кислой среде. При взаимодействии ее с соляной кислотой выделяется хлор:

НСlO₂ + 3 НС1 = Сl₂ + 2 Н₂О

Хлориты натрия используются для получения диоксида хлора, при обеззараживании воды, а также какотбеливаюший агент.

     Хлорноватая кислота НСlO₃ образуется при действии на ее соли  —

х л о р а т ы — серной кислоты. Это очень неустойчивая кислота, очень сильный окислитель. Может существовать только в разбавленных растворах. При упариваниираствора НСlO₃ при низкой температуре в вакууме можно получить вязкий раствор, содержащий около 40 % хлорной кислоты. При более высоком содержании кислоты раствор разлагается со взрывом. Разложение со взрывом происходит и при меньшей концентрации в присутствии восстановителей. В разбавленных растворах хлорная кислота проявляет окислительные свойства, причем реакции протекают вполне спокойно:

НСlO₃ + 6 НВr = НСl + 3 Вr₂ + 3 Н₂О

     Соли хлорноватой кислоты — хлораты — образуются при электролизе растворов хлоридов в отсутствие диафрагмы между катодным и анодным пространствами, а также при растворении хлора в горячем растворе щелочей, как показано выше. Образующийся при электролизе хлорат калия (бертолетова соль) слабо растворяется в воде и в виде белого осадка легко отделяется от других солей. Как и кислота, хлораты — довольно сильные окислители:

КСlO₃ + 6 НСl = КСl + 3 Сl₂ + 3 Н₂О

     Хлораты применяются для производства взрывчатых веществ, а также получения кислорода в лабораторных условиях и солей хпорной —кислоты — п е р х л о р а т о в. При нагревании бертолетовой соли в присутствии диоксида марганца МпО₂, играющего роль катализатора, выделяется кислород. Если же нагревать хлорат калия без катализатора, то он разлагается с образованием калиевых солей хлороводородной и хлорной кислот:

2 КСlО₃ = 2 КСl + 3 O₂

4 КСlO₃ = КСl + 3 КСlO₄

     При обработке перхлоратов концентрированной серной кислотой  можно получить хлорную кислоту:

КСlO₄ + Н₂SO₄ = КНSO₄ + НСlO₄

Это самая сильная кислота. Она наиболее устойчива из всех кислород содержащих кислот хлора, однако безводная кислота при нагревании, встряхивании или контакте с восстановителями может разлагаться со взрывом. Разбавленные растворы хлорной кислоты вполне устойчивы и безопасны в работе. Хлораты калия, рубидия, цезия, аммония и большинства органических оснований плохо растворяются в воде.

     В промышленности перхлорат калия получают электролитическим окислением бертолетовой соли:

2 Н⁺ + 2 е^- = Н₂­ (на катоде)

СlО₃^- - 2 е^- + Н₂О = СlO₄^- + 2 Н⁺ (на аноде)