Физико химические свойства соляной кислоты

Физико химические свойства соляной кислоты

Характеристики и физические свойства соляной кислоты

Сильная кислота: pKa = -7,1. Концентрированная соляная кислота содержит около 37% HCl.

Основные физические свойства соляной кислоты приведены в таблице:

Температура плавления, o С

Температура кипения, o С

Энтальпия образования, кДж/моль

Плотность, г/см 3

Удельная теплоемкость, кДж/(кг×К)

Получение соляной кислоты

Соляная кислота получается растворением в воде хлороводорода. В настоящее время основным способом промышленного получения хлороводорода является синтез его из водорода и хлора:

Этот процесс осуществляют в специальных установках, в которых смесь водорода и хлора непрерывно образуется и тут же сгорает ровным пламенем. Тем самым достигается спокойное (без взрыва) протекание реакции. Исходным сырьем для получения хлороводорода служат хлор и водород, образующиеся при электролизе раствора хлорида натрия.

Большие количества соляной кислоты получают также в качестве побочного продукта хлорирования органических соединений согласно уравнению реакции, представленному ниже:

где R – углеводородный радикал.

Химические свойства соляной кислоты

Соляная кислота – сильный электролит. Для нее характерны следующие химические свойства, общие для всех кислот:

— способность взаимодействовать с основаниями с образованием солей:

— способность взаимодействовать с некоторыми металлами с выделением водорода (разбавленный раствор):

— способность вступать в реакции взаимодействия с основными и амфотерными оксидами с образованием солей и воды:

— способность взаимодействовать с солями более слабых кислот:

— способность изменять цвета индикаторов, в частности, вызывать красную окраску лакмуса;

При диссоциации соляной кислоты образуются ионы водорода:

Нагревание смеси растворов соляной и азотной кислот до температуры 100-150 o С приводит к образованию очень сильного окислителя — соединения, которое называют «царская водка»:

Соляная кислота в окислительно-восстановительных реакциях может выступать и как восстановитель (за счет хлорид-аниона Cl — ) и как окислитель (за счет катиона водорода H + ). Уравнения ОВР с участием соляной кислоты приведены ниже:

Применение соляной кислоты

Соляная кислота – одна из важнейших кислот в химической практике. Ежегодное мировое производство соляной кислоты исчисляется миллионами тонн. Широкое применение находят также многие её соли.

Соляная кислота применяется в таких областях народного хозяйства как гидрометаллургия и гальванопластика, для травления, декапирования и лужения поверхности металлов; пищевом производстве, как регулятор кислотности (добавка Е507); в медицине, в качестве лекарства (смесь с ферментом пепсином) при недостаточной кислотности желудка.

Примеры решения задач

Задание Какова концентрация хлорид-ионов в растворе, полученном при сливании равных объемов растворов 2×10 -5 М хлорида натрия, 0,33×10 -4 М хлорида калия и 5,0×10 -6 М соляной кислоты?
Решение Сначала преобразуем числа так, чтобы показатели степеней привести к наибольшему:

5,0×10 -6 = 0,050×10 -4 .

Итого: 0,2×10 -4 + 0,33×10 -4 + 0,050×10 -4 = 0,580×10 -4 . Число значащих цифр суммы должно определяться числом 0,2×10 -4 , имеющим наименьшее число значащих десятичных знаков. Поэтому полученную сумму округляем до первой цифры после запятой, т.е. 0,6×10 -4 . В конечном объеме концентрация хлорид-ионов составляет:

0,6×10 -4 / 3 = 0,2×10 -4 М.

Ответ Концентрация хлорид-ионов равна 0,2×10 -4 М
Задание Рассчитайте рН 0,001 М раствора соляной кислоты.
Решение Для раствора сильной кислоты:

По аналогии с раствором сильной кислоты для раствора сильного основания:

Соляная кислота
Общие
Систематическое
наименование
Хлороводородная кислота
Хим. формула H₂O:HCl
Рац. формула HCl
Физические свойства
Состояние бесцветная жидкость
Молярная масса 36.46 г/моль
Плотность 1.19 г/см³
Термические свойства
Т. плав. -30 °C
Т. кип. 48 °C
Энтальпия образования -605.22 кДж/моль
Химические свойства
pKa -10
Растворимость в воде смешивается
Классификация
Рег. номер CAS 7647-01-0
Рег. номер EINECS 933-977-5
Кодекс Алиментариус E507
RTECS MW4025000
Безопасность
NFPA 704
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.
Читайте также:  Прыщи от укусов клопов

Соля́ная кислота́ (также хлороводоро́дная, хлористоводоро́дная кислота) — раствор хлороводорода (HCl) в воде, сильная одноосновная кислота. Бесцветная, прозрачная, едкая жидкость, «дымящаяся» на воздухе (техническая соляная кислота — желтоватого цвета из-за примесей железа, хлора и пр.). В концентрации около 0,5 % присутствует в желудке человека. Соли соляной кислоты называются хлоридами.

Содержание

История [ править | править код ]

Впервые хлороводород получил алхимик Василий Валентин, нагрев гептагидрат сульфата железа с поваренной солью и назвав полученное вещество «духом соли» (лат. spiritus salis ). Иоганн Глаубер в XVII в. получил соляную кислоту из поваренной соли и серной кислоты. В 1790 году британский химик Гемфри Дэви получил хлороводород из водорода и хлора, таким образом установив его состав. Возникновение промышленного производства соляной кислоты связано с технологией получения карбоната натрия: на первой стадии этого процесса поваренную соль вводили в реакцию с серной кислотой, в результате чего выделялся хлороводород. В 1863 году в Англии был принят закон «Alkali Act», согласно которому запрещалось выбрасывать этот хлороводород в воздух, а необходимо было пропускать его в воду. Это привело к развитию промышленного производства соляной кислоты. Дальнейшее развитие произошло благодаря промышленным методам получения гидроксида натрия и хлора путём электролиза растворов хлорида натрия [1] .

Физические свойства [ править | править код ]

Физические свойства соляной кислоты сильно зависят от концентрации растворённого хлороводорода:

Конц. (вес), мас. % Конц. (г/л),
кг HCl/м³
Плотность,
кг/л
Молярность,
M
Водородный
показатель (pH)
Вязкость,
мПа·с
Удельная
теплоемкость
,
кДж/(кг·К)
Давление
пара
,
Па
Т. кип.,
°C
Т. пл.,
°C
10 % 104,80 1,048 2,87 −0,4578 1,16 3,47 0,527 103 −18
20 % 219,60 1,098 6,02 −0,7796 1,37 2,99 27,3 108 −59
30 % 344,70 1,149 9,45 −0,9754 1,70 2,60 1,410 90 −52
32 % 370,88 1,159 10,17 −1,0073 1,80 2,55 3,130 84 −43
34 % 397,46 1,169 10,90 −1,0374 1,90 2,50 6,733 71 −36
36 % 424,44 1,179 11,64 −1,06595 1,99 2,46 14,100 61 −30
38 % 451,82 1,189 12,39 −1,0931 2,10 2,43 28,000 48 −26

При 20 °C, 1 атм (101 кПа)

При низкой температуре хлороводород с водой даёт кристаллогидраты составов HCl·H2O (т. пл. –15,4 °С), HCl·2H2O (т. пл. –18 °С), HCl·3H2O (т. пл. –25 °С), HCl·6H2O (т. пл. –70 °С). При атмосферном давлении (101,3 кПа) хлороводород с водой образуют азеотропную смесь с т. кип. 108,6 °С и содержанием HCl 20,4 мас. % [2] .

Химические свойства [ править | править код ]

  • Взаимодействие с металлами, стоящими в ряду электрохимических потенциалов до водорода, с образованием соли и выделением газообразного водорода:

2 N a + 2 H C l ⟶ 2 N a C l + H 2 ↑ <displaystyle <mathsf <2Na+2 HCllongrightarrow 2 NaCl+ H_<2>uparrow >>>M g + 2 H C l ⟶ M g C l 2 + H 2 ↑ <displaystyle <mathsf <2>+ H_<2>uparrow >>>2 A l + 6 H C l ⟶ 2 A l C l 3 + 3 H 2 ↑ <displaystyle <mathsf <2Al+6 HCllongrightarrow 2 AlCl_<3>+3 H_<2>uparrow >>>

  • Взаимодействие с оксидамиметаллов с образованием растворимой соли и воды:

N a 2 O + 2 H C l ⟶ 2 N a C l + H 2 O <displaystyle <mathsf <2>O+2 HCllongrightarrow 2 NaCl+ H_<2>O>>>M g O + 2 H C l ⟶ M g C l 2 + H 2 O <displaystyle <mathsf <2>+ H_<2>O>>>A l 2 O 3 + 6 H C l ⟶ 2 A l C l 3 + 3 H 2 O <displaystyle <mathsf <2>O_<3>+6 HCllongrightarrow 2 AlCl_<3>+3 H_<2>O>>>

  • Взаимодействие с гидроксидамиметаллов с образованием растворимой соли и воды(реакция нейтрализации):
Читайте также:  Обезболивание при раке печени

N a O H + H C l ⟶ N a C l + H 2 O <displaystyle <mathsf <2>O>>>B a ( O H ) 2 + 2 H C l ⟶ B a C l 2 + 2 H 2 O <displaystyle <mathsf <2>+2 HCllongrightarrow BaCl_<2>+2 H_<2>O>>>A l ( O H ) 3 + 3 H C l ⟶ A l C l 3 + 3 H 2 O <displaystyle <mathsf <3>+3 HCllongrightarrow AlCl_<3>+3 H_<2>O>>>

  • Взаимодействие с солямиметаллов, образованных более слабыми кислотами, например угольной:

N a 2 C O 3 + 2 H C l ⟶ 2 N a C l + H 2 O + C O 2 ↑ <displaystyle <mathsf <2>CO_<3>+2 HCllongrightarrow 2 NaCl+ H_<2>O+ CO_<2>uparrow >>>

  • Взаимодействие с сильными окислителями (перманганат калия, диоксид марганца) с выделением газообразного хлора:

2 K M n O 4 + 16 H C l ⟶ 5 C l 2 ↑ + 2 M n C l 2 + 2 K C l + 8 H 2 O <displaystyle <mathsf <2KMnO_<4>+16 HCllongrightarrow 5 Cl_<2>uparrow +2 MnCl_<2>+2 KCl+8 H_<2>O>>>

  • Качественной реакцией на соляную кислоту и её соли является её взаимодействие с нитратом серебра, при котором образуется белый творожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в азотной кислоте[4] :

H C l + A g N O 3 → A g C l ↓ + H N O 3 <3>
ightarrow AgCl+HNO_<3>>>>

Получение [ править | править код ]

Соляную кислоту получают растворением газообразного хлороводорода в воде. Хлороводород получают сжиганием водорода в хлоре, полученная таким способом кислота называется синтетической. Также соляную кислоту получают из абгазов — побочных газов, образующихся при различных процессах, например, при хлорировании углеводородов. Хлороводород, содержащийся в этих газах, называется абгазным, а полученная таким образом кислота — абгазной. В последние десятилетия доля абгазной соляной кислоты в объёме производства постепенно увеличивается, вытесняя кислоту, полученную сжиганием водорода в хлоре. Но полученная методом сжигания водорода в хлоре соляная кислота содержит меньше примесей и применяется при необходимости высокой чистоты.

В лабораторных условиях используется разработанный ещё алхимиками способ, заключающийся в действии концентрированной серной кислоты на поваренную соль:

N a C l + H 2 S O 4 → 150 o C N a H S O 4 + H C l

<2>SO_<4>]<150^C>>NaHSO_<4>+HCl>>>

При температуре выше 550 °C и избытке поваренной соли возможно взаимодействие:

2 N a C l + H 2 S O 4 → 550 o C N a 2 S O 4 + 2 H C l

<2>SO_<4>]<550^C>>Na_<2>SO_<4>+2HCl>>>

Возможно получение путём гидролиза хлоридов магния, алюминия (нагревается гидратированная соль):

M g C l 2 ⋅ 6 H 2 O → t , o C M g O + 2 H C l + 5 H 2 O

<2>cdot 6H_<2>O]C>>MgO+2HCl+5H_<2>O>>> A l C l 3 ⋅ 6 H 2 O → t , o C A l ( O H ) 3 + 3 H C l + 3 H 2 O cdot 6H_<2>O]C>>Al(OH)_<3>+3HCl+3H_<2>O>>>

Эти реакции могут идти не до конца с образованием основных хлоридов (оксихлоридов) переменного состава, например:

2 M g C l 2 + H 2 O → M g 2 O C l 2 + 2 H C l

<2>+H_<2>O]<>>Mg_<2>OCl_<2>+2HCl>>> [5]

Хлороводород хорошо растворим в воде. Так, при 0 °C 1 объём воды может поглотить 507 объёмов HCl, что соответствует концентрации кислоты 45 %. Однако при комнатной температуре растворимость HCl ниже, поэтому на практике обычно используют 36-процентную соляную кислоту.

Применение [ править | править код ]

Промышленность [ править | править код ]

  • Применяется в гидрометаллургии и гальванопластике (травление, декапирование), для очистки поверхности металлов при пайке и лужении, для получения хлоридов цинка, марганца, железа и др. металлов. В смеси с поверхностно-активными веществами используется для очистки керамических и металлических изделий (тут необходима ингибированная кислота) от загрязнений и дезинфекции.
  • В пищевой промышленности зарегистрирована как регулятор кислотности (пищевая добавка E507). Применяется для изготовления зельтерской (содовой) воды.

Медицина [ править | править код ]

  • Естественная составная часть желудочного сока человека. В концентрации 0,3—0,5 %, обычно в смеси с ферментом пепсином, назначается внутрь при недостаточной кислотности.
Читайте также:  Как понизить желчь в организме

Особенности обращения [ править | править код ]

Высококонцентрированная соляная кислота — едкое вещество, при попадании на кожу вызывает сильные химические ожоги. Особенно опасно попадание в глаза. Для нейтрализации ожогов применяют раствор слабого основания, или соли слабой кислоты, обычно питьевой соды.

При открывании сосудов с концентрированной соляной кислотой пары хлороводорода, притягивая влагу воздуха, образуют туман, раздражающий глаза и дыхательные пути человека.

В РФ оборот соляной кислоты концентрации 15 % и более — ограничен [6] .

Соляная кислота представляет собой раствор газообразного хлористого водорода HCl в воде. Последний представляет собой гигроскопичный бесцветный газ с резким запахом. Обычно употребляемая концентрированная соляная кислота содержит 36 — 38% хлористого водорода и имеет плотность 1, 19 г/смі. Такая кислота дымит на воздухе, так как из неё выделяется газообразный HCl; при соединении с влагой воздуха образуются мельчайшие капельки соляной кислоты. Чистая кислота бесцветна, а техническая имеет желтоватый оттенок, вызванный следами соединений железа, хлора и других элементов. Часто применяют разбавленную кислоту, содержащую 10% и меньше хлористого водорода. Разбавленные растворы не выделяют газообразного HCl и не дымят ни в сухом, ни во влажном воздухе. Соляная кислота представляет собой летучее соединение, так как при нагревании она улетучивается. Она является сильной кислотой и энергично взаимодействует с большинством металлов. Однако такие металлы, как золото, платина, серебро, вольфрам и свинец, соляной кислотой практически не травятся. Многие недрагоценные металлы, растворяясь в кислоте, образуют хлориды, например, цинк:

Соляная кислота широко используется в промышленности при извлечении металлов из руд, травлении металлов и т.д. Также она используется при изготовлении паяльной жидкости, при осаждение серебра и как составная часть царской водки. Масштабы применения соляной кислоты в промышленности меньше, чем азотной. Связано это с тем, что соляная кислота вызывает коррозию стальной аппаратуры. К тому же летучие пары её довольно вредны и также вызывают коррозию металлических изделий. Это нужно учитывать при хранении соляной кислоты. Хранят и перевозят соляную кислоту в гуммированных цистернах и бочках, т.е. в сосудах, внутренняя поверхность которых покрыта кислотостойкой резиной, а также в стеклянных бутылях и полиэтиленовой посуде. Соляная кислота применяется для получения хлоридов цинка, марганца, железа и других металлов, а также хлористого аммония. Соляную кислоту применяют для очистки поверхностей металлов, сосудов, скважин от карбонатов, окислов и других осадков и загрязнений. При этом используют специальные добавки — ингибиторы, которые защищают металл от растворения и коррозии, но не задерживают растворение окислов, карбонатов и других подобных соединений. HCl применяется в промышленном производстве синтетических смол, каучуков. Используется как сырьё в производстве хлористого метила из метилового спирта, хлористого этила из этилена, хлорвинила из ацетилена. HCl ядовит. Отравления происходят обычно туманом, образующимся при взаимодействии газа с водяными парами воздуха. HCl поглощается также на слизистых оболочках с образованием кислоты, вызывающей их сильное раздражение. При длительной работе в атмосфере HCl наблюдаются катары дыхательных путей, разрушение зубов, изъязвление слизистой оболочки носа, желудочно-кишечные расстройства. Допустимое содержание HCl в воздухе рабочих помещений не более 0, 005 мг/л. Для защиты используют противогаз, защитные очки, резиновые перчатки, обувь, фартук.

«>

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector