氯酸鹽

氯酸鹽是一種化學品，是一種鹽類，分子式為XClO₃（X一般為金屬陽離子）。常見的有氯酸鉀—KClO₃、氯酸鈉—NaClO₃、氯酸鎂—Mg(ClO₃)₂，氯酸鹽主要用於工業生產方面。

基本介紹

• 中文名：氯酸鹽
• 外文名： chlorate                     
• 組成：氯酸根離子和低價金屬陽離子
• 類別：鹽類
• 常見物質：氯酸鉀、氯酸鈉、氯酸鎂
• 套用：制氧劑、促進劑等

簡介

氯酸鹽，化學式M^ⅠClO₃或M^Ⅱ(ClO₃)₂（M^Ⅰ、M^Ⅱ分別表示一價、二價正離子），即含有氯酸根（ClO₃^-）的鹽類。重要的有氯酸鉀和氯酸鈉等。鹼金屬和鹼土金屬的氯酸鹽均為無色晶體。具有強氧化作用，加熱後放出氧，同時放熱。與易燃物，如硫、碳、磷混合後，撞擊時會有劇烈爆炸發生。不可同還原劑或易燃物質堆放在一起，一般易溶於水，但氯酸鉀的溶解度較小 （20℃時100毫升水中只溶解7.1克）。主要用於煙火、火柴、印染等方面。

氯酸鹽類別

氯酸鹽是氯酸所成的鹽類，含有三角錐型的氯酸根離子—ClO3⁻，其中氯原子的氧化態為+5。氯酸鹽有強氧化性，儲存時應避免接觸有機材料及還原性的物質。氯酸鹽是一種比較強的氧化劑，切記不能把磷放入氯酸鹽中，會爆炸。

氯酸鹽曾用作煙火中的氧化劑，但由於穩定性不高，現大多已被高氯酸鹽所代替。

氯酸鹽的例子有：

氯酸鉀—KClO₃

氯酸鈉—NaClO₃

氯酸鎂—Mg(ClO₃)₂

製備

我國氯酸鉀的生產以電化法為主，而化學法只是在平衡氯氣時採用，化學法只占氯酸鉀總產量的十分之一。 由兩步法,即食鹽水電解製得氯酸鈉，而後再與氯化鉀進行複分解反應，改為一步法，即由氯化鉀一步電解直接製得氯酸鉀，多年來國內外均在進行研究。 大連氯酸鉀廠在化工部天津化工研究院和大連圖書館等單位的協助下，由1979年就開始對氯化鉀直接電解制氯酸鉀一步法進行了試驗研究，並獲得了成功。

電解NaCl：NaCl+3H₂O→高溫電解→3H₂+NaClO₃

NaClO₃和KCl發生複分解反應，生成KClO₃和雜質鹽，降溫使KClO₃析出。

金屬氯酸鹽一般通過氯氣通入熱的金屬氫氧化物溶液中製備，如KClO₃的製備反應：

3Cl₂+ 6KOH → 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

工業上生產氯酸鉀時，先電解氯化鈉溶液生成氯酸鈉，再使之與鉀鹽反應沉澱製得氯酸鉀。

其他氯含氧酸

氯的其他常見含氧酸列在下表：

俗名 系統命名 氧化態 化學式 鹽類名稱

次氯酸 氯酸（Ⅰ）+1 HClO 次氯酸鹽

亞氯酸氯酸（Ⅲ）+3 HClO₂ 亞氯酸鹽

氯酸 氯酸（Ⅴ）+5 HClO₃ 氯酸鹽

高氯酸 氯酸（Ⅶ） +7 HClO₄ 高氯酸鹽

氯酸鹽促進劑

氯酸鹽一種氧化性很強的促進劑，與亞硝酸鹽不同的是，它使用含量的範圍比較寬，在磷化處理槽液中，氯酸鹽的使用含量在0.5%～1%之間。氯酸鹽在磷化液中穩定，因此，可以把其配製在磷化濃縮液中，若磷化劑的配方適當，相同濃度的磷化濃縮液既可作為配槽劑，也可作為補加劑。氯酸鹽促進劑可直接氧化磷化過程中產生H₂的和Fe²⁺，其反應如下：

3H₂ + ClO3^- —→Cl^- + 3H₂O

6Fe²⁺+ ClO3^- —→Fe³⁺ + Cl^- + 3O^2-

採用氯酸鹽促進劑還能使磷化膜結晶細緻、均勻，將氯酸鹽與硝酸鹽混合使用可大大提高這類促進劑的實際套用效果。這種混合促進劑廣泛套用於噴淋磷化系統，將氯酸鹽與問硝基磺酸鈉混合使用同樣能收到良好的使用效果，而且沒有亞硝酸鹽那種不穩定性和釋放有害氣體等不利因素。

但是，用氯酸鹽作促進劑有一個很大的弊端，那就是隨著磷化生產的進行，含氯酸鹽藥劑的不斷添加，氯離子在磷化處理液中會越聚越多，若在磷化後水洗不徹底，氯離子就會殘留在被處理工件表面上，尤其是殘留在工件的焊接縫等處，會對以後的塗裝質量產生十分不利的影響。氯離子還能以[FeCl₃(PO₄)]^3-絡合物的形式被結晶物質夾帶在沉積膜中，不利於磷化膜的抗蝕。氯酸鹽單獨使用產生的磷化殘渣很細，易在磷化膜表面形成浮灰，氯酸鹽促進劑不適合鐵系磷化和錳系磷化，僅適合於鋅系磷化。

在磷化處理後不進行塗裝而是鋼鐵的冷拉伸工藝，以氯酸鹽為促進劑的磷化處理就顯示出極其優越的套用價值。工件經過以氯酸鹽為促進劑的磷化處理，所獲得的磷化膜細緻、均勻，而且較薄，因而可大大提高鋼鐵製品的拉伸性能。氯酸鹽的主要套用形式是氯酸鈉。

套用

氯酸鹽在化學氧源中占有重要的地位，它以氯酸鹽（如氯酸鈉）或過氯酸鹽為主體，以金屬粉末或含碳物質為燃料，添加少量的催化劑、抑氯劑和黏結劑，經混合後乾（濕）壓或澆鑄而成。使用時用電或明火引燃後，便能沿塊體軸向等面積自動燃燒，這種燃燒現象，與蠟燭燃燒很相似，故名為“氧燭”。放出的氧氣可以直接用於焊接或切割，經簡單過濾後，可供人呼吸。由於是在產氧器中燃燒放氧，因此，可以達到人們所需的氧氣壓力。

氧燭是一種容易貯存和使用方便的固體氧源。這些化合物有效氧含量都很高，大約是同體積壓縮氧（12 MPa）的7倍，相當部分化合物體積氧含量接近於液態氧的含量，有些甚至更高，如-183℃液氧密度為1.40 g/cm³，而LiCIO₃的有效氧為1.45 g/cm³。氧燭比較穩定，不會產生泄漏現象，並且具有產氧迅速、產氧量大、設備體積小、重量輕、貯存期長等優點，可作為密閉空間（潛艇、太空梭、地下坑道等）常備或應急用氧源，也可作為醫療急救用氧源，還可作為高原小客車內緊急供氧氧源，已被廣泛用於航空、航海、野戰供氧及民用等。在國外，氧燭的研究與套用一直受到軍界和工業界的極大重視。俄羅斯“和平號”空間站使用的是以LiCIO₃為主要成分的氧燭作為備用氧源。西方國家潛艇普遍採用氧燭供氧，在常規潛艇中它是唯一的供氧裝置，在核動力潛艇中它作為應急供氧設備。