Соляная кислота — Википедия
Соля́ная кислота́ (также хлороводоро́дная, хлористоводоро́дная кислота) — раствор хлороводорода (HCl{\displaystyle {\ce {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.
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
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⋅h3O{\displaystyle {\ce {HCl.h3O}}} (т. пл. −15,4 °С), HCl⋅2h3O{\displaystyle {\ce {HCl.2h3O}}} (т. пл. −18 °С), HCl⋅3h3O{\displaystyle {\ce {HCl.3h3O}}} (т. пл. –25 °С), HCl⋅6h3O{\displaystyle {\ce {HCl.6h3O}}} (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{\displaystyle {\ce {HCl}}} 20,4 мас. %[2].
- 2Na+2HCl⟶2NaCl+h3↑{\displaystyle {\ce {2Na + 2HCl -> 2NaCl + h3 ^}}},
- Mg+2HCl⟶MgCl2+h3↑{\displaystyle {\ce {Mg + 2HCl -> MgCl2 + h3 ^}}},
- 2Al+6HCl⟶2AlCl3+3h3↑{\displaystyle {\ce {2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3h3 ^}}}.
- Na2O+2HCl⟶2NaCl+h3O{\displaystyle {\ce {Na2O + 2HCl -> 2NaCl + h3O}}},
- MgO+2HCl⟶MgCl2+h3O{\displaystyle {\ce {MgO + 2HCl -> MgCl2 + h3O}}},
- Al2O3+6HCl⟶2AlCl3+3h3O{\displaystyle {\ce {Al2O3 + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H_2O}}}.
- NaOH+HCl⟶NaCl+h3O{\displaystyle {\ce {NaOH + HCl -> NaCl + h3O}}},
- Ba(OH)2+2HCl⟶BaCl2+2h3O{\displaystyle {\ce {Ba(OH)2 + 2HCl -> BaCl2 + 2H_2O}}},
- Al(OH)3+3HCl⟶AlCl3+3h3O{\displaystyle {\ce {Al(OH)3 + 3HCl -> AlCl3 + 3H_2O}}}.
- Na2CO3+2HCl⟶2NaCl+h3O+CO2↑{\displaystyle {\ce {Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + h3O + CO2 ^}}}.
- 2KMnO4+16HCl⟶5Cl2↑+2MnCl2+2KCl+8h3O{\displaystyle {\ce {2KMnO4 + 16HCl -> 5Cl_2 ^ + 2MnCl2 + 2KCl + 8h3O}}}.
- Nh4+HCl⟶Nh5Cl{\displaystyle {\ce {Nh4 + HCl -> Nh5Cl}}}.
- HCl+AgNO3⟶AgCl↓+HNO3{\displaystyle {\ce {HCl + AgNO3 -> AgCl v + HNO3}}}.
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:
- NaCl+h3SO4→150 ∘CNaHSO4 +HCl{\displaystyle {\ce {NaCl+h3SO4->[150~^{\circ }{\text{C}}]NaHSO4\ +HCl}}}.
При температуре выше 550 °C и избытке поваренной соли возможно взаимодействие:
- 2NaCl+h3SO4→550 ∘CNa2SO4 +2HCl{\displaystyle {\ce {2NaCl+h3SO4->[550~^{\circ }{\text{C}}]Na2SO4\ +2HCl}}}.
Возможно получение путём гидролиза хлоридов магния, алюминия (нагревается гидратированная соль):
- MgCl2⋅6h3O→t, ∘CMgO +2HCl +5h3O{\displaystyle {\ce {MgCl2.6h3O->[t,~^{\circ }{\text{C}}]MgO\ +2HCl\ +5h3O}}},
- AlCl3⋅6h3O→t, ∘CAl(OH)3 +3HCl +3h3O{\displaystyle {\ce {AlCl3.6h3O->[t,~^{\circ }{\text{C}}]Al(OH)3\ +3HCl\ +3h3O}}}.
Эти реакции могут идти не до конца с образованием основных хлоридов (оксихлоридов) переменного состава, например:
- 2MgCl2+h3O⟶Mg2OCl2+2HCl{\displaystyle {\ce {2MgCl2 + h3O -> Mg2OCl2 + 2HCl}}}[5]
Хлороводород хорошо растворим в воде. Так, при 0 °C 1 объём воды может поглотить 507 объёмов HCl{\displaystyle {\ce {HCl}}}, что соответствует концентрации кислоты 45 %. Однако при комнатной температуре растворимость HCl{\displaystyle {\ce {HCl}}} ниже, поэтому на практике обычно используют 36-процентную соляную кислоту.
Промышленность[править | править код]
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.
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.
Реагируя с сильными окислителями (хлорной известью, диоксидом марганца, перманганатом калия) образует токсичный газообразный хлор.
В РФ оборот соляной кислоты концентрации 15 % и более — ограничен[6].
- Austin S., Glowacki A. Hydrochloric Acid (англ.) // Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. — Wiley, 2000. — DOI:10.1002/14356007.a13_283.
K2S + HCl = ? уравнение реакции
В результате взаимодействия сульфида калия с соляной кислотой (K2S + HCl = ?) происходит образование средней соли – хлорида калия и выделение газа — сероводорода. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:
Запишем ионные уравнения, учитывая, что газы на ионы не распадаются, т.е. не диссоциируют.
Первое уравнение называют полным ионным, а второе – сокращенным ионным.
Сероводород в обычных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным запахом гниющего белка. Он немного тяжелее воздуха и горит голубоватым пламенем, образуя диоксид серы и воду:
Сероводород легко воспламеняется; смесь его с воздухом взрывает. Очень ядовит. При один объем воды растворяет 2,5 объема сероводорода. Раствор сероводорода в воде называется сероводородной водой.
Сероводород – сильный восстановитель. При действии сильных окислителей он окисляется до диоксида серы или до серной кислоты; глубина окисления зависит от условий: температуры, рН раствора, концентрации окислителя. Например, реакция с хлором обычно протекает до образования серной кислоты:
Средние соли сероводорода называют сульфидами.
При высокой температуре сера взаимодействует с водородом, образуя газ сероводород.
Практически сероводород обычно получают действием разбавленных кислот на сернистые металлы, например на сульфид железа:
Na2S + HCl = ? уравнение реакции
В результате взаимодействия сульфида натрия с разбавленным раствором соляной кислоты (Na2S + HCl = ?) происходит образование средней соли хлорида натрия и выделение газообразного сероводорода. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:
Запишем ионные уравнения, учитывая, что газообразные вещества на ионы не распадаются, т.е. не диссоциируют.
Первое уравнение называют полным ионным, а второе – сокращенным ионным.
Сероводород в обычных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным запахом гниющего белка. Он немного тяжелее воздуха и горит голубоватым пламенем, образуя диоксид серы и воду:
Сероводород легко воспламеняется; смесь его с воздухом взрывает. Очень ядовит. При один объем воды растворяет 2,5 объема сероводорода. Раствор сероводорода в воде называется сероводородной водой.
Сероводород – сильный восстановитель. При действии сильных окислителей он окисляется до диоксида серы или до серной кислоты; глубина окисления зависит от условий: температуры, рН раствора, концентрации окислителя. Например, реакция с хлором обычно протекает до образования серной кислоты:
Средние соли сероводорода называют сульфидами.
При высокой температуре сера взаимодействует с водородом, образуя газ сероводород.
Практически сероводород обычно получают действием разбавленных кислот на сернистые металлы, например на сульфид железа:
Zn + HCl = ? уравнение реакции
При растворении цинка в соляной кислоте (Zn + HCl = ?) происходит образование соли хлорида цинка и выделение газа водорода. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:
Запишем ионное уравнение, однако, следует учесть, что простые вещества не диссоциируют, т.е. не распадаются на ионы.
Первое уравнение называют полным ионным, а второе – сокращенным ионным.
Теперь переходим к решению задачи. Первоначально рассчитаем количество молей веществ, вступивших в реакцию (; ):
Это означает, что соляная кислота находится в избытке и дальнейшие расчеты производим по цинку.
Согласно уравнению реакции
значит
Тогда масса хлорида цинка будет равна (молярная масса – 136 g/mole):
CuO+HCl=? уравнение реакции
Реакция взаимодействия между соляной кислотой и оксидом меди (II) (CuO + HCl = ?) приводит к образованию сложных соединений – хлорида меди (II) и воды. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:
Запишем уравнение в ионном виде, однако, следует учесть, что оксид меди (II) и вода не диссоциируют, т.е. не распадаются на ионы.
Первое уравнение называют полным ионным, а второе – сокращенным ионным.
Теперь переходим к решению задачи. Первоначально рассчитаем количество молей веществ, вступивших в реакцию (, ():
Это означает, что соляная кислота находится в избытке и дальнейшие расчеты производим по оксиду меди (II).
Согласно уравнению реакции , значит . Тогда масса хлорида меди (II) будет равна (молярная масса – 143 g/mole):
HCl + AgNO3 = ? уравнение реакции
Реакция взаимодействия между нитратом серебра и соляной кислотой (HCl + AgNO3 = ?) относится к реакциям обмена. Это означает, что образуются два сложных соединения – новая соль и новая кислота. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:
Запишем ионное уравнение, однако, следует учесть, что образующийся хлорид серебра является нерастворимым в воде соединением и, как следствие — не диссоциирует, т.е. не распадается на ионы.
Первое уравнение называют полным ионным, а второе – сокращенным ионным.
Теперь переходим к решению задачи. Первоначально рассчитаем количество молей веществ, вступивших в реакцию (; M(AgNO_3) = 170 g/mole):
Это означает, что соляная кислота находится в избытке и дальнейшие расчеты производим по нитрату серебра.
Согласно уравнению реакции
значит
Тогда масса хлорида серебра будет равна (молярная масса – 143 g/mole):
NaOH + HCl = ? уравнение реакции
Вышеуказанные соединения относятся к классу кислот (соляная кислота) и оснований (гидроксид натрия), взаимодействие между которыми называется нейтрализацией и всегда приводит к образованию соли и воды (т.е. NaOH + HCl = соль и вода). Молекулярное уравнение реакции имеет вид:
Запишем уравнение в ионном виде, однако, следует учесть, что вода является малодиссоциирующим соединением, т.е. не распадается на ионы.
Первое уравнение называют полным ионным, а второе – сокращенным ионным.
Теперь переходим к решению задачи. Первоначально рассчитаем количество молей веществ, вступивших в реакцию (; ):
Это означает, что гидроксид натрия находится в избытке и дальнейшие расчеты производим по соляной кислоте.
Согласно уравнению реакции , значит . Тогда масса хлорида натрия будет равна (молярная масса – 58,44 g/mole):