Характеристика соляной кислоты. Сферы применения соляной кислоты

Соляная кислота не относится к тем веществам, из которых можно приготовить раствор точно концентрации по навеске. Поэтому сначала готовится раствор кислоты приблизительной концентрации, а точная концентрация устанавливается путем титрования по Na 2 CO 3 или по Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O.

1. Приготовление раствора соляной кислоты

По формуле С(HCl) =

рассчитывается масса хлороводорода, необходимая для приготовления 1 л раствора кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л.

m(HCl) = C(HCl) . Mэ(HCl) .V(р-ра),

где Mэ(HCl) = 36,5 г/моль;

m(HCl) = 0,1. 36,5 . 1 = 3,65 г.

Поскольку раствор соляной кислоты готовится из концентрированной, необходимо с помощью ареометра измерить ее плотность и по справочнику найти, какому процентному содержанию соответствует кислота такой плотности. Например, плотность (r) = 1,19 г/мл, w = 37 %, тогда

m(р-ра) = г;

V(р-ра) = m(р-ра)/r = 9,85/1,19 = 8 мл.

Таким образом, для приготовления 1 л раствора HCl, C(HCl) = 0,1 моль/л, отмеривают при помощи цилиндра (объемом 10 ­– 25 мл) или градуированной пробирки около 8 мл соляной кислоты (r = 1,19 г/мл), переносят ее в склянку с дистиллированной водой и доводят раствор до метки. Приготовленный таким образом раствор HCl имеет приблизительную концентрацию (» 0,1 моль/л).

2. Приготовление стандартного раствора карбоната натрия

Рассчитывается навеска карбоната натрия, необходимая для приготовления 100,0 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л.

m(Na 2 CO 3) = C э (Na 2 CO 3) . Mэ(Na 2 CO 3).V(р-ра),

где Mэ(Na 2 CO 3) = M(Na 2 CO 3)/2 = 106/2 = 53 г/моль;

m(Na 2 CO 3) = 0,1.53.0,1 = 0,53 г.

Предварительно на технических весах взвешивают 0,5–0,6 г Na 2 CO 3 . Переносят навеску на часовое стекло, заранее взвешенное на аналитических весах, и точно взвешивают стекло с навеской. Навеску переносят через воронку в мерную колбу на 100 мл, добавляют приблизительно до 2/3 объема дистиллированной воды. Содержимое колбы перемешивают осторожными вращательными движениями до полного растворения навески, после чего доводят раствор до метки.

3. Стандартизация раствора соляной кислоты

Для установления точной концентрации соляной кислоты используется приготовленный раствор Na 2 CO 3 точной концентрации. Водный раствор карбоната натрия вследствие гидролиза имеет щелочную реакцию среды:

Na 2 CO 3 + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 CO 3 (реакция гидролиза);

2NaOH + 2HCl = 2NaCl + 2H 2 O;

___________________________________________________

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 CO 3 (реакция титрования).

Из суммарного уравнения видно, что в результате реакции в растворе накапливается слабая угольная кислота, определяющая рН в точке эквивалентности:

рН = 1/2 рК 1 (Н2СО3)– 1/2 lgС(H2CO3)= 1/2 .6,35 – 1/2lg 0,1 = 3,675.

Для титрования лучше всего подходит метиловый оранжевый.

Бюретку ополаскивают приготовленным раствором HCl и наполняют ее почти доверху раствором соляной кислоты. Затем, подставив под бюретку стакан и приоткрыв зажим, заполняют нижний конец бюретки так, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха, нижний мениск раствора HCl в бюретке должен находиться на нулевом делении. При отсчете по бюретке (и пипетке) глаз должен быть на уровне мениска.

Ход определения. В колбу для титрования пипеткой отбирают 10,00 мл приготовленного раствора Na 2 CO 3 , добавляют 1–2 капли метилового оранжевого и титруют раствором HCl до изменения цвета из желтого в оранжево-розовый. Опыт повторяют несколько раз, полученные результаты заносят в таблицу 4, находят средний объем соляной кислоты и рассчитывают ее молярную концентрацию эквивалента, титр и титр по определяемому веществу.

Соляная кислота — неорганическое вещество, одноосновная кислота, одна из самых сильных кислот. Используются также другие названия: хлористый водород, кислота хлороводородная, кислота хлористоводородная.

Свойства

Кислота в чистом виде представляет собой жидкость без цвета и запаха. Техническая кислота обычно содержит примеси, которые придают ей слегка желтоватый оттенок. Соляную кислоту часто называют «дымящей», так как она выделяет пары хлороводорода, вступающие в реакцию с влагой воздуха и образующие кислотный туман.

Очень хорошо растворяется в воде. При комнатной температуре максимально возможное по массе содержание хлороводорода —38%. Кислота концентрации большей 24% считается концентрированной.

Хлористоводородная кислота активно вступает в реакции с металлами, оксидами, гидроксидами, образуя соли — хлориды. HCl взаимодействует с солями более слабых кислот; с сильными окислителями и аммиаком .

Для определения соляной кислоты или хлоридов используют реакцию с нитратом серебра AgNO3, в результате которой выпадает белый творожистый осадок.

Техника безопасности

Вещество очень едкое, разъедает кожу, органические материалы, металлы и их окислы. На воздухе выделяет пары хлороводорода, которые вызывают удушье, ожоги кожи, слизистой глаз и носа, повреждают органы дыхания, разрушают зубы. Соляная кислота относится к веществам 2 степени опасности (высокоопасным), ПДК реактива в воздухе составляет 0,005 мг/л. Работать с хлористым водородом можно только в фильтрующих противогазах и защитной одежде , включая резиновые перчатки, фартук, спецобувь.

При разливе кислоты ее смывают большим количеством воды или нейтрализуют щелочным растворами. Пострадавших от кислоты следует вынести из опасной зоны, промыть кожу и глаза водой или содовым раствором, вызвать врача.

Перевозить и хранить хим реактив допускается в стеклянной, пластиковой таре , а также в металлической таре, покрытой изнутри резиновым слоем. Тара должна герметично закрываться.

Получение

В промышленных масштабах соляную кислоту получают из газообразного хлороводорода (HCl). Сам хлороводород производится двумя основными способами:
— экзотермической реакцией хлора и водорода — таким образом получают реактив высокой чистоты, например, для пищевой промышленности и фармацевтики;
— из сопутствующих промышленных газов — кислота на основе такого HCl называется абгазной.

Это любопытно

Именно соляной кислоте природа «поручила» процесс расщепления пищи в организме. Концентрация кислоты в желудке составляет всего 0,4%, но этого оказывается достаточно, чтобы за неделю переварить бритвенное лезвие!

Кислота вырабатывается клетками самого желудка, который защищен от этой агрессивной субстанции слизистой оболочкой. Тем не менее, его поверхность обновляется ежедневно, чтобы восстановить поврежденные участки. Кроме участия в процессе переваривания пищи, кислота выполняет еще и защитную функцию, убивая болезнетворные микроорганизмы, попадающие в организм через желудок.

Применение

— В медицине и фармацевтике — для восстановления кислотности желудочного сока при его недостаточности; при анемии для улучшения всасываемости железосодержащих лекарств.
— В пищепроме это пищевая добавка, регулятор кислотности Е507, а также ингредиент сельтерской (содовой) воды. Используется при изготовлении фруктозы, желатина, лимонной кислоты.
— В химической промышленности — основа для получения хлора, соды, глутамината натрия, хлоридов металлов, например, хлорида цинка, хлорида марганца, хлорида железа; синтеза хлорорганических веществ; катализатор в органических синтезах.
— Больше всего производимой в мире хлористоводородной кислоты расходуется в металлургии для очистки заготовок от окислов. Для этих целей применяется ингибированная техническая кислота, в состав которой введены специальные ингибиторы (замедлители) реакции, благодаря чему реактив растворяет окислы, но не сам металл. Также соляной кислотой травят металлы; очищают их перед лужением, пайкой, гальванированием.
— Обрабатывают кожу перед дублением.
— В добывающей отрасли востребована для очистки буровых скважин от отложений, для обработки руд и горных пластов.
— В лабораторной практике хлористоводородная кислота используется как популярный реактив для аналитических исследований, для очистки сосудов от трудноудаляемых загрязнений.
— Применяется в каучуковой, целлюлозно-бумажной индустрии, в черной металлургии; для очистки котлов, труб, оборудования от сложных отложений, накипи, ржавчины; для очистки керамических и металлических изделий.

Цистерна с соляной кислотой

Одна из сильных одноосновных кислот и образуется при растворении газа хлороводорода (HCl) в воде, - прозрачная бесцветная жидкость с характерным запахом хлора. Разбавленная соляная кислота (также как и фосфорная) часто применяется для снятия оксидов при пайке металлов.

Иногда газообразное соединение HCl ошибочно называют соляной кислотой. HCl - это газ, который при растворении в воде образует соляную кислоту.

Хлороводород - бесцветный газ с резким удушливым запахом хлора. Он переходит в жидкое состояние при -84 0 C, а при -112 0 C - переходит в твёрдое состояние.

Хлороводород очень хорошо растворяется в воде. Так при 0 0 C в 1л воды растворяется 500л хлороводорода.
В сухом состоянии газ хлороводород достаточно инертный, но уже может взаимодействовать с некоторыми органическими веществами, например с ацетиленом (газ, который выделяется при опускании карбида в воду).

Химические свойства соляной кислоты

Химическая реакция с металлами :
2HCl + Zn =ZnCl 2 + H 2 - образуется соль (в данном случае прозрачный раствор хлорид цинка) и водород
- химическая реакция с оксидами металлов :
2HCl + CuO = CuCl 2 + H 2 O - образуется соль (в данном случае раствор соли зёленого хлорида меди) и вода
- химическая реакция с основаниями и щелочами (или реакция нейтрализации)
HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - реакция нейтрализации, -образуется соль (в данном случае прозрачный раствор хлорид натрия) и вода.
- химическая реакция с солями (например, c мелом СaCO 3):
HCl + СaCO 3 = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O - образуется углекислый газ, вода и прозрачный раствор хлорида кальция CaCl 2 .

Получение соляной кислоты

Соляную кислоту получают с помощью химической реакции соединения :

H 2 + Cl 2 = HCl - реакция происходит при повышенной температуре

А также при взаимодействии поваренной соли и концентрированной серной кислотой:

H 2 SO 4 (конц.) + NaCl = NaHSO 4 + HCl

В этой реакции, если вещество NaCl - в твёрдом виде, то HCl - это газ хлороводород , который при растворении в воде образует соляную кислоту

Существуют сложные химические вещества, по химическому строению сходные с соляной кислотой, но при этом содержащие в молекуле от одного до четырёх атомов кислорода. Эти вещества можно назвать кислородсодержащими кислотами . С повышением числа атомов кислорода увеличивается стойкость кислоты и её окислительная способность.

К кислородсодержащим кислотам слудующие:

• хлорноватистая (HClO),
• хлористая (HClO 2),
• хлорноватая (HClO 3),
• хлорная (HClO 4).

Каждое из этих химических сложных веществ обладает всеми свойствами кислот и способна образовывать соли. Хлорноватистая кислота (HClO) образует гипохлориты , например, соединение NaClO - гипохлорит натрия. Сама хлорноватистая кислота образуется при растворении хлора в холодной воде по химической реакции:

H 2 O + Cl 2 = HCl + HClO,

Как видите, в этой реакции образуется сразу две кислоты - соляная HCl и хлорноватистая HClO. Но последняя - нестойкое химическое соединение и постепенно переходит в соляную кислоту;

Хлористая HClO 2 образует хлориты , соль NaClO 2 - хлорит натрия;
хлорноватая (HClO 3) - хлораты , соединение KClO 3 , - хлорат калия (или бертолетова соль )- кстати, это вещество широко применяется при изготовления спичек .

И наконец самая сильная из известных одноосновных кислот - хлорная (HClO 4) - бесцветная, дымящаяся на воздухе, сильно гигроскопичная жидкость, - образует перхлораты , например, KClO 4 - перхлорат калия.

Соли, образованные хлорноватистой HClO и хлористой HClO 2 кислотами, в свободном состоянии не устойчивы и являются сильными окислителями в водных растворах. А вот соли, образованные хлорноватой HClO 3 и хлорной HClO 4 кислотами на основании щелочных металлов (например, таrже бертолетова соль KClO 3), - достаточно устойчивы и не проявляют окислительных свойств.

Как кислоты. Программа образования предусматривает запоминание учениками названий и формул шести представителей этой группы. И, просматривая предоставленную учебником таблицу, вы замечаете в списке кислот ту, которая стоит первой и заинтересовала вас в первую очередь, - соляную. Увы, на занятиях в школе ни свойства, ни любая другая информация о ней не изучается. Поэтому жаждущие получить знания вне школьной программы ищут дополнительные сведения во всяческих источниках. Но частенько многие не находят нужную информацию. И поэтому тема сегодняшней статьи посвящается именно данной кислоте.

Определение

Соляная кислота является сильной одноосновной кислотой. В некоторых источниках ее могут называть хлоро- и хлористоводородной, а также хлористым водородом.

Физические свойства

Она представляет собой бесцветную и дымящуюся на воздухе едкую жидкость (фото справа). Однако техническая кислота из-за наличия в ней железа, хлора и других добавок имеет желтоватый цвет. Самая большая ее концентрация при температуре 20 о С равняется 38%. Плотность соляной кислоты с такими параметрам равна 1,19г/см 3 . Но это соединение в разной степени насыщенности имеет совершенно разные данные. При уменьшении концентрации происходит снижение числового значения молярности, вязкости и температуры плавления, однако повышается удельная теплоемкость и температура кипения. Затвердевание соляной кислоты любой концентрации дает различные кристаллогидраты.

Химические свойства

Все металлы, которые стоят до водорода в электрохимическом ряду их напряжения, могут взаимодействовать с этим соединением, образуя соли и выделяя газообразный водород. Если их заменить оксидами металлов, то продуктами реакции станут растворимая соль и вода. Такой же эффект будет и при взаимодействии соляной кислоты с гидроксидами. Если же к ней добавить любую соль металлов (например, карбонат натрия), остаток которой был взят из более слабой кислоты (угольной), то образуются хлорид этого металла (натрия), вода и газ, соответствующий кислотному остатку (в данном случае - углекислый).

Получение

Обсуждаемое сейчас соединение образуется, когда в воде растворяют газообразный хлороводород, который можно получить, сжигая водород в хлоре. Соляная кислота, которую получили при помощи такого способа, носит название синтетической. Также источником для добывания этого вещества могут служить абгазы. И такую соляную кислоту будут называть абгазной. В последнее время уровень производства соляной кислоты с помощью этого метода гораздо выше, чем ее получение синтетическим способом, хотя последний дает соединение в более чистом виде. Это все пути его добывания в промышленности. Однако в лабораториях соляную кислоту получают тремя способами (первые два отличаются только температурой и продуктами реакции) при помощи различных видов взаимодействия химических веществ, таких как:

1. Воздействие насыщенной серной кислоты на хлорид натрия при температуре 150 о С.
2. Взаимодействие приведенных выше веществ в условиях с температурой 550 о С и выше.
3. Гидролиз хлоридов алюминия или магния.

Применение

Гидрометаллургия и гальванопластика не могут обойтись без использования соляной кислоты, где она нужна, чтобы очищать поверхность металлов при лужении и паянии и получать хлориды марганца, железа, цинка и других металлов. В пищевой промышленности это соединение знают как пищевую добавку E507 - там это регулятор кислотности, необходимый для того, чтобы изготовить сельтерскую (содовую) воду. Концентрированная соляная кислота также находится в желудочном соке любого человека и помогает переваривать пищу. Во время данного процесса ее степень насыщенности уменьшается, т.к. этот состав разбавляется едой. Однако при продолжительном голодании концентрация соляной кислоты в желудке понемногу увеличивается. А так как данное соединение очень едкое, это может привести к язве желудка.

Заключение

Соляная кислота может быть как полезной, так и вредной для человека. Ее попадание на кожу приводит к появлению сильных химических ожогов, а пары данного соединения раздражают дыхательные пути и глаза. Но если обращаться с этим веществом осторожно, оно может не раз пригодиться в

В воде называется соляной кислотой (HCl ).

Физические свойства соляной кислоты

При обыкновенных условиях соляная кислота - прозрачная жидкость без цвета, имеет резкий неприятный запах.

В концентрированной соляной кислоте содержится 37% хлористого водорода. Такая кислота «дымит», на воздухе. Из неё выделяется хлористый водород, который с водяными парами, находящимися в воздухе, образует «туман», состоящий из мелких капелек соляной кислоты. Соляная кислота немного тяжелее воды (удельный вес 37-процентной соляной кислоты равен 1,19).

В школьных лабораториях пользуются большей частью разбавленной соляной кислотой.

Химические свойства соляной кислоты

Раствор соляной кислоты обладает кислым вкусом. Лакмус в этом растворе имеет красный цвет, а фенолфталеин остаётся бесцветным.

Вещества, окраска которых изменяется от действия щелочей и кислот, называются индикаторами.

Лакмус, фенолфталеин - индикаторы на кислоты и щёлочи. С помощью индикаторов можно определить, имеется ли в растворе кислота или щёлочь.

Соляная кислота реагирует со многими металлами. Особенно бурно происходит взаимодействие соляной кислоты с натрием. В этом легко убедиться на опыте, который можно провести в приборе.

В пробирку наливают примерно до 1 / 4 её объема концентрированной соляной кислоты, укрепляют в штативе и опускают в неё небольшой кусочек натрия (величиной с горошину). Из пробирки выделяется водород, который можно поджечь, а на дно пробирки оседают мелкие кристаллики поваренной соли.

Из этого опыта следует, что натрий вытесняет водород из кислоты и соединяется с оставшейся частью её молекулы:

2Na + 2HCl = 2NaCl + H 2 ?

При действии соляной кислоты на цинк выделяется водород, а в растворе остаётся вещество хлористый цинк ZnCl 2 .

Так как цинк двухвалентен, то каждый атом цинка замещает два атома водорода в двух молекулах соляной кислоты:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 ?

Так же действует соляная кислота на железо, алюминий и многие другие металлы.

В результате этих реакций выделяется водород, а в растворах остаются хлористые металлы: хлористое железо FeCl 2 , хлористый алюминий AlCl 3 и др.

Эти хлористые металлы являются продуктами замещения водорода в соляной кислоте металлами.

Сложные вещества, которые можно рассматривать как продукты замещения водорода кислоты металлом, называются солями.

Хлористые металлы - это соли соляной кислоты.

Реакция нейтрализации (уравнение)

Весьма важным химическим свойством соляной кислоты является ее взаимодействие с основаниями. Рассмотрим сначала взаимодействие ее со щелочами, например с едким натром .

С этой целью вольём в стеклянный стаканчик небольшое количество разбавленного раствора едкого натра и добавим к нему несколько капель раствора лакмуса.

Жидкость примет синюю окраску. Затем будем приливать небольшими порциями в тот же стаканчик раствор соляной кислоты из градуированной трубки (бюретки) до перехода окраски жидкости в стаканчике в фиолетовую. Фиолетовая окраска лакмуса показывает, что в растворе нет ни кислоты, ни щёлочи.

Такой раствор называется нейтральным. После вываривания из него воды останется поваренная соль NaCl. На основании этого опыта можно заключить, что при сливании растворов едкого натра и соляной кислоты получаются вода и хлористый натрий. Молекулы воды образовались от соединения атомов водорода (из молекул кислоты) с гидроксильными группами (из молекул щёлочи). Молекулы хлористого натрия образовались из атомов натрия (из молекул щёлочи) и атомов хлора - остатков кислоты. Уравнение этой реакции можно записать так:

Na |OH + H| Cl = NaCl + H 2 O

Так же реагируют с соляной кислотой и другие щёлочи - едкое кали, едкий кальций .

Ознакомимся с тем, как реагирует соляная кислота с нерастворимыми основаниями , например с гидратом окиси меди. С этой целью поместим в стаканчик некоторое количество этого основания и будем приливать к нему осторожно соляную кислоту до полного растворения гидрата окиси меди.

После упаривания полученного таким образом голубого раствора получаются кристаллы хлорной меди CuCl 2 . На этом основании можно записать следующее уравнение:

И в этом случае произошла реакция, сходная с взаимодействием этой кислоты со щелочами: атомы водорода из молекул кислоты соединились с гидроксильными группами из молекул основания, образовались молекулы вода. Атомы меди соединились с атомами хлора (остатками от молекул кислоты) и образовали молекулы соли - хлорной меди.

Таким же образом реагирует соляная кислота и с другими нерастворимыми основаниями, например с гидратом окиси железа:

Fe(OH) 3 + 3HCl = 3H 2 O + FeCl 3

Взаимодействие кислоты с основанием, в результате которого получаются соль и вода, называется нейтрализацией.

Соляная кислота в небольших количествах содержится в желудочном соке человека и животных и играет важную роль в пищеварении.

Соляная кислота применяется для нейтрализации щелочей, получения хлористых солей. Она находит также применение в производстве некоторых пластических масс, лекарств.

Применение соляной кислоты

Соляная кислота имеет широкое применение в народном хозяйстве, и вы часто будете встречаться с ней при изучении химии .

Большие количества соляной кислоты расходуют на травление стали. В быту широко применяют никелированные, цинкованные, луженые (покрытые оловом), хромированные изделия. Для покрытия стальных изделий и листового железа слоем защитного металла с поверхности нужно сначала удалить пленку окислов железа, иначе металл к ней не пристанет. Удаление окислов достигается травлением изделия соляной или серной кислотой . Недостаток травления заключается в том, что кислота вступает в реакцию не только с окислом, но и с металлом. Чтобы этого избежать, к кислоте добавляют небольшое количество ингибитора. Ингибиторы – это вещества, которые замедляют нежелательную реакцию. Ингибированную соляную кислоту можно хранить в стальной таре и перевозить в стальных цистернах.

Раствор соляной кислоты можно купить и в аптеке. Врачи прописывают разбавленный раствор ее больным при пониженной кислотности желудочного сока.