次氯酸钙
引言
次氯酸钙是由两个次氯酸根阴离子与一个钙阳离子结合而成的离子化合物。它是由金属阳离子和氯衍生的阴离子组成的。这些化合物中阴离子和阳离子的数量根据金属阳离子的化合价而变化。该化合物通常以白色粉末、颗粒或平板的形式存在,而次氯酸钠通常以黄绿色的水溶液形式存在。次氯酸盐常用作清洁剂、漂白剂、饮用水消毒剂和游泳池消毒剂。
什么是次氯酸钙?
这种化合物的化学式为 Ca(ClO)2,也称为漂白粉或氧氯化钙。它是一种离子化合物,由两个次氯酸根阴离子 (ClO-) 和一个钙阳离子 (Ca2+) 组成。在室温下它比较稳定,但在潮湿条件下会缓慢分解,并发出明显的“氯”气味。该化合物的俗称是漂白粉。它是一种已知的活性成分,存在于大多数商业漂白产品中,包括氯化石灰、氯粉和漂白粉。
次氯酸钙化学方程式
该化合物在工业上以水合和无水形式存在,并且是氯粉和漂白粉的关键成分。在工业规模上,该化合物是通过氯气与氢氧化钙反应制备的。该反应表示如下。
$$\mathrm{2Ca(OH)_2+2Cl_2→Ca(ClO)_2+H_2 O+CaCl_2}$$
通常,漂白粉是次氯酸钙的混合物,其二元形式为 Ca(ClO2).2Ca(OH)2。另一方面,二元氯化钙可以表示为 (CaCl2.2Ca(OH)2)。由于它含有 2 个 ClO- 离子,因此其有效氯含量高于次氯酸钠 (NaOCl)。
次氯酸钙的结构
它由 1 个 Ca2+ 离子 + 2 个 ClO- 离子组成。下面是一个示例表示。
每个次氯酸根离子带-1负电荷,而钙离子带+2正电荷。一个钙阳离子可以与两个次氯酸根离子形成离子键。
次氯酸钙的性质
化学信息
性质 | 值 |
---|---|
次氯酸钙 | Ca(ClO)2 |
密度 | 2.35 g/cm3 (20 oC) |
摩尔质量 | 142.98 g/mol |
熔点 (M.P.) | 373K (100oC) |
沸点 (B.P.) | 448K 分解 |
物理性质
在常温下,该化合物为白色或灰色固体。
其在水中的溶解度为 21g/100 mL,溶解时会与水发生反应。
与软水/中等硬水相比,其在硬水中的溶解度相对较低。
该化合物与空气中的水分子反应时,具有明显的氯气味。
化学性质
由于它能迅速接受 H+,因此它是一种强碱。与 H2O 混合时,次氯酸根离子从 H2O 中接受质子,导致形成 OH- 离子。
化学反应式为:ClO-+H2 O→HClO+OH-
由于它能迅速接受电子,因此该分子也是一种强氧化剂。
该化合物与盐酸反应生成氯气 (Cl2)、氯化钙 (CaCl2) 和水。
上述反应的化学方程式为:4HCl+ Ca(ClO)2→CaCl2+Cl2+H2 O
次氯酸钙的生产
这种化合物在工业上是通过使石灰 [Ca(OH)2] 与氯气反应制备的。此过程分阶段进行,以生产具有不同次氯酸钙浓度以及未反应的氯化钙和石灰的各种组合物。化学表示如下:
$$\mathrm{2Cl_2+2Ca(OH)_2→Ca(ClO)_2+CaCl_2+2H_2 O}$$
漂白粉是用略微潮湿的熟石灰制成的。它也不是氢氧化钙、次氯酸钙和氯化钙的简单混合物。
次氯酸钙的用途
它通常用于消毒大量水,使其达到饮用水标准。它也常用于游泳池中净化水和消灭细菌。其他主要的次氯酸钙用途如下。
在有机化学中非常重要,因为它是一种良好的氧化剂。
通过裂解二醇和酮酸键,可以生成碎片化的醛或羧酸。
卤仿反应使用 Ca(ClO)2 分子来生产氯仿。
由于其高有效氯含量,它可用于饮用水和废水的消毒。
一些漂白溶液也含有次氯酸钙。
结论
次氯酸钙由 2 个次氯酸根阴离子和 1 个钙阳离子组成。它是一种固体,可以用作液态 NaOCl 的替代品。该化合物以氯粉或漂白粉的形式出售,用于水净化和作为漂白剂(与石灰和氯化钙结合使用)。除了水处理之外,该化合物还用于厨房中消毒表面和设备。其他常见的用途包括浴室清洁剂、消毒喷雾剂、杀藻剂、除草剂和洗衣粉。
常见问题
1. 提到次氯酸钙的优点
它方便运输和储存。
这种化学物质不会增加水的盐分。
它比次氯酸钠更稳定。
如果使用得当,它也非常有效。
它与次氯酸钠一样用于房屋消毒,但氯含量更高。
工业生产的次氯酸钙通常含有约 70% 的有效氯。因此,次氯酸钙可用于饮用水和废水处理。
2. 提到次氯酸钙的缺点。
它可能会造成堵塞。
它不溶于水。
它具有腐蚀性和吸湿性。
如果保存不当,它会逐渐与空气中的水分反应生成氯气。
达到的溶解度决定了水中最终氯的浓度。
3. 次氯酸钙是否可溶于水?
该化合物可溶于水。因为它是一种离子化合物,所以它能快速溶解在水中并解离成其离子。
在 25oC 时,这种化学物质在水中的溶解度约为 210 g/L。此外,这种化合物不溶于醇,因为在这种情况下它会与溶剂发生反应。
4. 为什么次氯酸钙有害?
这种化合物是一种有毒物质,由于次氯酸根部分的腐蚀性,必须小心储存。它应该存放在阴凉干燥的地方,并且不应接触金属或酸。当酸与次氯酸钙反应时,会产生剧毒的氯气。
5. 次氯酸钙如何在工业上生产?
该化合物通常在工业规模上通过氯气与氢氧化钙(通常以矿物石灰的形式使用)的化学反应生产。氢氧化钙和氯气之间的化学反应会产生次氯酸钙、氯化钙和水。