Какие свойства проявляет hcl в водном растворе

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:

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:

H2 + Cl2 = 2HCl + 183 кДж.

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:

R-H + Cl2 = R-Cl + HCl,

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:

HCldilute + NaOHdilute = NaCl + H2O;

HCldilute + NH3×H2O = NH4Cl + H2O;

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

2HCldilute + Fe = FeCl2 + H2↑;

2HCldilute + Zn = ZnCl2 + H2↑;

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

4HClconc + MnO2 = MnCl2 + 2H2O + Cl2↑;

4HClconc + PbO2 = PbCl2↓ + Cl2↑ + 2H2O;

— способность взаимодействовать с солями более слабых кислот:

2HCldilute + CaCO3 = CaCl2 + CO2↑ + H2O;

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

— кислый вкус.

При диссоциации соляной кислоты образуются ионы водорода:

HCl↔H+ + Cl—.

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

6HClconc + 2HNO3 conc = 2NO↑ + 3Cl2↑ + 4H2O.

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:

16HClconc + 2KMnO4 = 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O + 2KCl;

14 HClconc + K2Cr2O7 = 2CrCl3 + 3Cl2↑ + 7H2O + 2KCl (t = 60 – 80oC);

4 HClconc + Ca(ClO)2 = 2Cl2↑ + CaCl2 + 2H2O;

6 HClconc + KClO3 = 3Cl2↑ + KCl + 3H2O.

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

Хло́роводоро́д[2], хло́ристый водоро́д[3] (HCl) — бесцветный, термически устойчивый ядовитый газ (при нормальных условиях) с резким запахом, дымящий во влажном воздухе, легко растворяется в воде (до 500 объёмов газа на один объём воды) с образованием хлороводородной (соляной) кислоты. При −85,1 °C конденсируется в бесцветную, подвижную жидкость. При −114,22 °C HCl переходит в твёрдое состояние. В твёрдом состоянии хлороводород существует в виде двух кристаллических модификаций: ромбической, устойчивой ниже −174,75 °C, и кубической.

Свойства

Водный раствор хлористого водорода называется соляной кислотой. При растворении в воде протекают следующие процессы:

Процесс растворения сильно экзотермичен. С водой HCl образует азеотропную смесь, содержащую 20,24 % HCl.

Соляная кислота является сильной одноосновной кислотой, она энергично взаимодействует со всеми металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода, с основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями, образуя соли — хлориды:

Хлориды чрезвычайно распространены в природе и имеют широчайшее применение (галит, сильвин). Большинство из них хорошо растворяется в воде и полностью диссоциируют на ионы. Слаборастворимыми являются хлорид свинца(II) (PbCl2), хлорид серебра (AgCl), хлорид ртути(I) (Hg2Cl2, каломель) и хлорид меди(I) (CuCl).

При действии сильных окислителей или при электролизе хлороводород проявляет восстановительные свойства:

При нагревании хлороводород окисляется кислородом (катализатор — хлорид меди(II) CuCl2):

Концентрированная соляная кислота реагирует с медью, при этом образуется комплекс одновалентной меди:

Смесь 3 объемных частей концентрированной соляной и 1 объемной доли концентрированной азотной кислот называется «царской водкой». Царская водка способна растворять даже золото и платину. Высокая окислительная активность царской водки обусловлена присутствием в ней хлористого нитрозила и хлора, находящихся в равновесии с исходными веществами:

Благодаря высокой концентрации хлорид-ионов в растворе металл связывается в хлоридный комплекс, что способствует его растворению:

[4]

Присоединяется к серному ангидриду, образуя хлорсульфоновую кислоту HSO3Cl:

Для хлороводорода также характерны реакции присоединения к кратным связям (электрофильное присоединение):

Получение

В лабораторных условиях хлороводород получают, воздействуя концентрированной серной кислотой на хлорид натрия (поваренную соль) при слабом нагревании:

HCl также можно получить гидролизом ковалентных галогенидов, таких, как хлорид фосфора(V), тионилхлорид (SOCl2), и гидролизом хлорангидридов карбоновых кислот:

В промышленности хлороводород ранее получали в основном сульфатным методом (методом Леблана), основанном на взаимодействии хлорида натрия с концентрированной серной кислотой. В настоящее время для получения хлороводорода обычно используют прямой синтез из простых веществ:

В производственных условиях синтез осуществляется в специальных установках, в которых водород непрерывно сгорает ровным пламенем в токе хлора, смешиваясь с ним непосредственно в факеле горелки. Тем самым достигается спокойное (без взрыва) протекание реакции. Водород подается в избытке (5 — 10 %), что позволяет полностью использовать более ценный хлор и получить незагрязненную хлором соляную кислоту.

Соляную кислоту получают растворением газообразного хлороводорода в воде.

Применение

Водный раствор широко используется для получения хлоридов, для травления металлов, очистки поверхности сосудов, скважин от карбонатов, обработки руд, при производстве каучуков, глутамината натрия, соды, хлора и других продуктов. Также применяется в органическом синтезе.
Широкое распространение раствор соляной кислоты получил в производстве мелкоштучных бетонных и гипсовых изделий: тротуарная плитка, железобетонные изделия и т.д.

Безопасность

Хлороводород ядовит. Вдыхание хлороводорода может привести к кашлю, удушению, воспалению носа, горла и верхних дыхательных путей, а в тяжёлых случаях — к отёку легких, нарушению работы кровеносной системы и даже смерти. Контактируя с кожей может вызывать покраснение, боль и серьёзные ожоги. Хлористый водород может вызвать серьёзные ожоги глаз и их необратимое повреждение.

Смертельная концентрация (ЛК50):
3 г/м³ (человек, 5 минут)
1,3 г/м³ (человек, 30 минут)
3,1 г/м³ (крыса, 1 час)
1,1 г/м³ (мышь, 1 час)

Смертельная доза (ЛД50) – 238 мг/кг

Использовался как отравляющее средство во время войн.[источник не указан 2326 дней]

Примечания

Литература

• Левинский М.И, Мазанко А. Ф., Новиков И. Н. «Хлористый водород и соляная кислота» М.:Химия 1985

Ссылки

• Хлороводород: химические и физические свойства