Статья:

ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРНОВАТИСТОЙ КИСЛОТЫ ПУТЕМ ХЛОРИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИИ ОКСИДА ВИСМУТА (III) В ВОДЕ

Конференция: XXXIV Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: естественные и медицинские науки»

Секция: 1. Химические науки

Выходные данные
Савинов В.В., Щепин А.С. ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРНОВАТИСТОЙ КИСЛОТЫ ПУТЕМ ХЛОРИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИИ ОКСИДА ВИСМУТА (III) В ВОДЕ // Молодежный научный форум: Естественные и медицинские науки: электр. сб. ст. по мат. XXXIV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 5(33). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_nature/5(33).pdf (дата обращения: 23.09.2018)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 2 голоса
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРНОВАТИСТОЙ КИСЛОТЫ ПУТЕМ ХЛОРИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИИ ОКСИДА ВИСМУТА (III) В ВОДЕ

Савинов Владислав Вячеславович
студент, химико-биологический факультет, Оренбургский государственный университет, РФ, г. Оренбург
Щепин Антон Сергеевич
студент, химико-биологический факультет, Оренбургский государственный университет, РФ, г. Оренбург

Введение

Из всех производных хлора, немалую роль в химии играют кислородсодержащие соединения (хлорная, хлорноватая, хлористая, хлорноватистая кислота). В кислородсодержащих соединениях, в частности в оксокислотах, хлор проявляет положительную степень окисления, что характеризует его как сильный окислитель. Самым сильным окислителем из списка оксокислот является хлорноватистая кислота (HClO) [1]. В ряду своих особенностей HClO не может храниться в растворе длительное время, а в чистом виде не может существовать. Также существуют трудности в её получении, связанные с отделением Cl от целевого продукта [2]. Одним из ключевых способов её синтеза является дисмутация хлора в воде:

Cl2 + H2O ó HCl + HClO (реакция 1) [3]

Существует множество способов отделения Clот хлорноватистой кислоты с применением таких агентов как: желтый оксид ртути, оксид серебра (I), карбонат кальция. В силу токсичности использования HgO, дороговизны Ag2O, сложности очистки продукта от образующегося раствора хлорида кальция при использовании CaCO3, целесообразным решением будет использование оксида висмута (III) [5]. Литературные данные по применению Bi2O3 в качестве нейтрализатора хлорид-ионов при синтезе хлорноватистой кислоты отсутствуют. Преимуществом использования оксида висмута (III) в процессе синтеза является его относительная дешевизна.

Цель работы:

Исследовать метод получения хлорноватистой кислоты путем пропускания хлора через суспензию оксида висмута (III) в воде и определить экспериментальный выход продукта.

Ход эксперимента

I.    Получение хлорноватистой кислоты

Для проведения опыта мы воспользовались расчетными данными [4] и схемой 1. В химическом стакане была приготовлена суспензия в воде Bi2O3 массой 47,067 г, собран прибор для получения хлора (рисунок 1). Хлор был получен в ходе электролиза концентрированного раствора хлорида натрия, т.к. такой хлор не содержит хлороводород, который способен смещать равновесие реакции 1 в сторону исходных веществ.

 

Рисунок 1. Прибор для получения хлора (при поступлении хлора в химический стакан происходит образование хлорноватистой кислоты)

 

Газоотводная трубка, присоединенная к анодной части электролизера, была опущена в стакан с суспензией. При включении источника тока в цепь электролизера, началось выделение хлора.

Процессы, происходящие в растворе:

Cl2 + H2O = HCl + HClO (реакция 2)

Bi2O3 + 6 HCl = 2 BiCl3 + 3 H2O (реакция 3)

BiCl3 + H2O = BiOCl + 2 HCl (реакция 4)

Первоначально суспензия имела мутный бело-желтый цвет, после начала эксперимента цвет постепенно менялся на белый, а размер частиц осадка был заметно крупнее первоначального. При данных исходных условиях, опыт длился чуть более двух часов и его конец определялся невозможностью хлора в дальнейшем растворяться, а также при взбалтывании осадка он быстро оседал и раствор становился прозрачным. В результате мы получили 97,3 мл раствора.

II.Определение выхода хлорноватистой кислоты

Для определения выхода кислоты было использован метод иодометрии [6], т.к. органические индикаторы разлагаются под действием хлорноватистой кислоты. В анализированную пробу HClO был добавлен KI. Титрование проводилось тиосульфатом натрия:

HOCl + 2KI = I2 + KCl + KOH (реакция 5)

I2 + Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2 NaI (реакция 6)

Концентрация HClO определенная титрометрическим способом составила:

C(1/zHClO)=1,76 моль/л.

Количественный выход составил:

η(HClO)=84,16%.

Обсуждение результатов

Хлорноватистая кислота даже в разбавленном растворе постепенно распадается. В растворе испытывает три различных типа превращений, которые протекают независимо друг от друга [5]:

HClO = НCl + O (реакция 7)

HClO = Н2O + Сl2O (реакция 8)

HClO = 2НСl + НСlO3 (реакция 9)

В связи с этим выход продукта существенно снижается. Также выход снижает соляная кислота, образующаяся в ходе гидролиза BiCl3 и нейтрализующая хлорноватистую (по обратной реакции 1).

Вывод

Исследовали метод получения хлорноватистой кислоты путем пропускания хлора через суспензию оксида висмута (III) в воде и определили экспериментальный выход продукта.

 

Список литературы:
1. Гринвуд Н., Химия элементов: в 2 томах. / Н. Гринвуд, А. Эрншо; пер. с англ. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – (Лучший зарубежный учебник). – ISBN 978-5-94774-372-2.
2. Карякин Ю.B., Чистые химические вещества/ Ангелов И.И., Изд. 4-е, пер. и доп. – М., «Химия», 1974. 408 с.
3. Лидин Р.А., Химические свойства неорганических веществ: учеб. пособие для вузов. 3-е изд., испр. / Р.А. Ладин, В.А. Мо¬лочко, Л.Л. Андреева; Под ред. Р.А. Лидина. – М.: Хи¬мия, 2000. 480 с.: ил. – ISBN 5-7245-1163-0.
4. Лидин Р.А., Андреева JI.JI., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии. Константы неорганических веществ.  М.: Химия, 1987. 320 с. 
5. Некрасов Б.В., Основы общей химии. Т. I, изд. 3-е, испр. и доп. Изд-во «Химия», 1973. 656 с.
6. Eryılmaz M., Palabıyık İ. M. Hypochlorous Acid – Analytical Methods and Antimicrobial Activity // Tropic. J. of Pharm. Res. – 2013. Vol. 1. №12. – P. 123–126. – ISSN 1596-9827.