高氯酸

高氯酸（英語：Perchloric acid）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。

高氯酸
Perchloric acid Hydroxidotrioxidochlorine Perchloric acid Hydroxidotrioxidochlorine
别名	Perchloric acid, Hyperchloric acid[1]
识别
CAS号	7601-90-3  Y
PubChem	24247
ChemSpider	22669
SMILES	OCl(=O)(=O)=O
InChI	1/ClHO4/c2-1(3,4)5/h(H,2,3,4,5)
InChIKey	VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYAD
UN编号	1873
EINECS	231-512-4
ChEBI	29221
RTECS	SC7500000
性质
化学式	HClO4
摩尔质量	100.46 g/mol g·mol⁻¹
外观	无色液体
密度	1.67 g/cm3
熔点	-17 °C (共沸物)[2] -112 °C (无水)
沸点	203 °C (共沸物)[3]
溶解性（水）	与水互溶
pKa	≈ −10[4]
危险性
警示术语	R：R5, R8, R35
安全术语	S：S1/2, S23, S26, S36, S45
MSDS	ICSC 1006
欧盟编号	017-006-00-4
欧盟分类	Oxidant (O) Corrosive (C)
NFPA 704	0 3 3 OX
相关物质
相关化学品	盐酸 次氯酸 亚氯酸 氯酸
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

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:

${\displaystyle {\ce {{NaClO_{4}}+{HCl}\to {NaCl}+{HClO_{4}}}}}$

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^[5]。

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：^{[來源請求]}

${\displaystyle {\ce {{NaClO_{4}}+{H_{2}SO_{4}}\to {NaHSO_{4}}+{HClO_{4}}}}}$

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^[6]。 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：^[7]

${\displaystyle {2HClO_{4}}+{P_{4}O_{10}}\to \color {red}Cl_{2}O_{7}\color {black}+{H_{2}P_{4}O_{11}}}$

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。^[5] 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^[8]。

酸性

高氯酸是一种很强的质子酸，其K_a值高達10^10[4]。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^[9]。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。

相关条目

• 七氧化二氯
• 氯酸

参考资料

1. Samuel Fomon. Medicine and the Allied Sciences 1. : 148.
2. Safety data for concentrated perchloric acid, ca. 70% msds.chem.ox.ac.uk
3. Handling of Perchloric acid^{[失效連結]} ameslab.gov
4. Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. Inorganic Chemistry 2nd. Prentice Hall. 2004: 171. ISBN 978-0130399137.
5. Helmut Vogt, Jan Balej, John E. Bennett, Peter Wintzer, Saeed Akbar Sheikh, Patrizio Gallone "Chlorine Oxides and Chlorine Oxygen Acids" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a06_483.
6. Almlöf, Jan; Lundgren, Jan O.; Olovsson, Ivar "Hydrogen Bond Studies. XLV. Crystal structure of perchloric acid 2.5 hydrate" Acta Crystallographica Section B: Structural Crystallography and Crystal Chemistry 1971, volume 27, pp. 898-904.doi:10.1107/S0567740871003236
7. Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon. Inorganic chemistry. Translated by Mary Eagleson, William Brewer. San Diego: Academic Press. 2001: 464. ISBN 0-12-352651-5.
8. 存档副本. [2014-04-30]. （原始内容存档于2014-05-07）.
9. A. T. Balaban, C. D. Nenitzescu, K. Hafner and H. Kaiser (1973). "2,4,6-Trimethylpyrilium Perchlorate". Org. Synth.; Coll. Vol. 5: 1106.