Взаимодействие воды с соляной кислотой. Раствор соляной кислоты: свойства и применение

Для безопасности и простоты применения рекомендуется покупать максимально разбавленную кислоту, но иногда ее приходится разбавлять еще больше в домашних условиях. Не забудьте о защитных средствах для тела и лица, поскольку концентрированные кислоты вызывают сильные химические ожоги. Чтобы рассчитать необходимое количество кислоты и воды, вам нужно будет знать молярность (М) кислоты и молярность раствора, который вам нужно получить.

Шаги

Как рассчитать формулу

Изучите то, что у вас уже есть. Найдите обозначение концентрации кислоты на упаковке или в описании задачи. Обычно это значение указывают как молярность, или молярную концентрацию (кратко - М). Например, в кислоте 6М содержится 6 молей молекул кислоты на литр. Назовем эту начальную концентрацию C 1 .

• В формуле также будет использоваться значение V 1 . Это объем кислоты, которую мы будем добавлять к воде. Скорее всего, нам не потребуется вся бутылка кислоты, хотя мы еще не знаем точное количество.

1. Решите, каким должен быть результат. Требуемая концентрация и объем кислоты обычно указываются в тексте задачи по химии. Например, нам нужно развести кислоту до значения 2M, и нам потребуется 0.5 литра воды. Обозначим требуемую концентрацию как C 2 , а требуемый объем - как V 2 .

   • Если вам даны другие единицы, для начала переведите их в единицы молярности (моль на литр) и литры.
   • Если вы не знаете, какая нужна концентрация или объем кислоты, спросите у учителя или человека, хорошо разбирающегося в химии.

2. Напишите формулу для расчета концентрации. Каждый раз при разведении кислоты вы будете пользоваться следующей формулой: C 1 V 1 = C 2 V 2 . Это означает, что первоначальная концентрация раствора, умноженная на его объем, равняется концентрации разведенного раствора, умноженной на его объем. Мы знаем, что это соответствует действительности, поскольку концентрация, умноженная на объем, равняется общему количеству кислоты, а общее количество кислоты будет оставаться неизменным.

   • Используя данные из примера, запишем эту формулу как (6M)(V 1)=(2M)(0.5L) .

3. Решите уравнение V 1 . Значение V 1 скажет нам, сколько нам нужно концентрированной кислоты, чтобы получить желаемую концентрацию и объем. Перепишем формулу как V 1 =(C 2 V 2)/(C 1) , затем подставим известные числа.

   • В нашем примере получится V 1 =((2M)(0.5L))/(6M). Это равняется приблизительно 167 миллилитрам.

4. Рассчитайте необходимое количество воды. Зная V 1 , то есть имеющийся объем кислоты, и V 2 , то есть количество раствора, которое у вас получится, можно с легкостью рассчитать, сколько воды вам потребуется. V 2 - V 1 = необходимый объем воды.

   • В нашем случае мы хотим получить 0.167 литров кислоты на 0.5 литра воды. Нам потребуется 0.5 литра - 0.167 литров = 0.333 литра, то есть 333 миллилитра.

5. Наденьте защитные очки, перчатки и халат. Вам потребуются специальные очки, которые закроют глаза и по бокам. Чтобы не обжечь кожу и не прожечь одежду, наденьте перчатки и халат либо передник.

   Работайте в хорошо проветриваемом помещении. По возможности работайте под включенной вытяжкой - это не даст парам кислоты навредить вам и окружающим предметам. Если у вас нет вытяжки, откройте все окна и двери либо включите вентилятор.

6. Выясните, где находится источник проточной воды. Если кислота попадет в глаза или на кожу, вам нужно будет промыть пострадавший участок под прохладной проточной водой 15-20 минут. Не приступайте к работе, пока не выясните, где находится ближайшая раковина.

   • Промывая глаза, держите их открытыми. Смотрите вверх, вниз, в стороны, чтобы глаза промылись со всех сторон.

7. Знайте, что делать, если прольете кислоту. Можно купить специальный набор для сбора разлитой кислоты, в который будет входить все необходимое, или приобрести нейтрализаторы и абсорбенты отдельно. Процесс, описанный ниже, применим к соляной, серной, азотной и фосфорной кислотам. Прочие кислоты могут требовать другого обращения.

   • Проветрите помещение, открыв окна и двери и включив вытяжку и вентилятор.
   • Нанесите немного карбоната натрия (соды), бикарбоната натрия или карбоната кальция на внешние края лужи, не допуская расплескивания кислоты.
   • Постепенно засыпайте всю лужу к центру, пока не покроете ее нейтрализующим веществом целиком.
   • Тщательно перемешайте пластиковой палочкой. Проверьте значение pH лужи лакмусовой бумажкой. Добавьте еще нейтрализующего вещества, если это значение превышает 6-8, а затем промойте это место большим количеством воды.

Как разбавить кислоту

1. Охладите воду с помощью люда. Это нужно делать только в том случае, если вы будете работать с кислотами в большой концентрации, к примеру, с серной кислотой 18М или с соляной кислотой 12M. Налейте воду в емкость, поставьте емкость на лед минимум на 20 минут.

   • Чаще всего достаточно воды комнатной температуры.

2. Налейте дистиллированную воду в большую колбу. Для задач, требующих предельной точности (например, для титриметрического анализа), используйте мерную колбу. Для всех остальных целей подойдет обычная коническая колба. В емкость должен поместиться весь требуемый объем жидкости, а также должно остаться место, чтобы жидкость не расплескалась.

   • Если вместительность емкости известна, нет необходимости точно отмерять количество воды.

3. Добавьте небольшое количество кислоты. Если вы работаете с маленьким количеством воды, воспользуйтесь градуированной или измерительной пипеткой с резиновым наконечником. Если объем большой, вставьте в колбу воронку и небольшими порциями аккуратно перелейте кислоту пипеткой.

   • Не используйте в химической лаборатории пипетки, в которых воздух нужно втягивать ртом.

Инструкция

Возьмите пробирку, в которой предположительно находится соляная кислота (HCl). Добавьте в эту емкость немного раствора нитрата серебра (AgNO3). Действуйте осторожно и не допускайте попадания на кожу. Нитрат серебра может оставить на коже черные следы, избавиться от которых удастся только через несколько дней, а попадание на кожу соляной кислоты может вызвать сильнейшие ожоги.

Следите за тем, что будет происходить с полученным раствором. Если цвет и консистенция содержимого пробирки останутся неизменными, это будет означать, что вещества не вступили в реакцию. В этом случае можно будет с уверенностью заключить, что проверяемое вещество не являлось .

Если же в пробирке появится белый осадок, по консистенции напоминающий творог или свернувшееся молоко, это будет свидетельствовать о том, что вещества вступили в реакцию. Видимым результатом этой реакции стало образование хлорида серебра (AgCl). Именно наличие этого белого творожистого осадка будет являться прямым доказательством того, что первоначально в вашей пробирке действительно находилась соляная, а не -либо другая кислота.

Отлейте в отдельную емкость немного исследуемой жидкости и капните чуть-чуть раствора ляписа. При этом мгновенно выпадет «творожистый» белый осадок нерастворимого хлорида серебра. То есть хлорид-ион в составе молекулы вещества точно есть. Но, может быть, это все-таки не , а раствор какой-то хлорсодержащей соли? Например, хлорида натрия?

Вспомните еще одно свойство кислот. Сильные кислоты (а к их числу, безусловно, относится и соляная) могут вытеснять слабые кислоты из их . Поместите в колбу или лабораторный стакан немного порошка соды – Na2CO3 и потихоньку приливайте исследуемую жидкость. Если сразу же раздастся шипение и порошок буквально «вскипит» - никаких сомнений уже не останется - это соляная кислота.

Почему? Потому что такая реакция: 2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2CO3. Образовалась угольная кислота, которая настолько слаба, что мгновенно разлагается на воду и углекислый газ. Вот его-то пузырьки и вызвали это «бурление и шипение».

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.

Хлористый водород представляет собой газ, примерно в 1,3 раза тяжелее воздуха. Он без цвета, но с резким удушливым и характерным запахом. При температуре минус 84С хлористый водород переходит из газообразного в жидкое состояние, а при минус 112С затвердевает. Хлороводород растворяется в воде. Один литр H2O способен поглотить до 500 мл газа. Раствор его называется хлороводородной или соляной кислотой. Концентрированная соляная кислота при 20С характеризуется максимально возможной основного вещества, равной 38 %. Раствор — это сильная одноосновная кислота (на воздухе «дымит», а при наличии влаги образует кислотный туман), она имеет также и другие названия: хлористоводородная, а по украинской номенклатуре — хлоридная кислота. Химическая формула может быть представлена в таком виде: HCl. Молярная масса составляет 36,5 г/моль. Плотность соляной кислоты концентрированной при 20С равняется 1,19 г/см³. Это вредное вещество, которое относится ко второму классу опасности.

В «сухом» виде хлороводород не может взаимодействовать даже с активными металлами, но при наличии влаги реакция протекает достаточно энергично. Эта сильная хлористоводородная кислота способна реагировать со всеми металлами, которые стоят левее водорода в ряду напряжений. Кроме того, оно взаимодействует с основными и амфотерными окислами, основаниями, а также с солями:

• Fe + 2HCl → FeCl2 + H2;
• 2HCl + CuO → CuCl2 + H2O;
• 3HCl + Fe(OH)3 → FeCl3 + 3H2O;
• 2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + H2O + CO2;
• HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3.

Кроме общих свойств, характерных для каждой сильной кислоты, соляная кислота обладает восстановительными свойствами: в концентрированном виде реагирует с различными окислителями, выделяя свободный хлор. Соли этой кислоты называют хлоридами. Почти все они хорошо растворяются в воде и полностью диссоциируют на ионы. Слаборастворимыми являются: хлористый свинец PbCl2, хлористое серебро AgCl, хлорид одновалентной ртути Hg2Cl2 (каломель) и хлорид одновалентной меди CuCl. Хлористый водород способен вступать в реакцию присоединения к с двойной или тройной связью, при этом образуются хлорпроизводные органические соединения.

В условиях лаборатории хлороводород получается при воздействии на сухой серной кислотой концентрированной. Реакция в разных условиях может протекать с образованием солей натрия (кислой или средней):

• H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl
• H2SO4 + 2NaCl → Na2SO4 + 2HCl.

Первая реакция идет до конца при слабом нагревании, вторая — при более высоких температурах. Поэтому в лаборатории хлороводород лучше получать первым способом, для чего количество серной кислоты рекомендуется брать из расчета получения кислой соли NaHSO4. Затем, растворением хлористого водорода в воде получается соляная кислота. В промышленности ее получают, сжигая в атмосфере хлора водород или воздействуя на сухой хлорид натрия (только по второму серной кислотой концентрированной. Также хлороводород получается как побочный продукт при хлорировании насыщенных органических соединений. В промышленности хлористый водород, полученный одним из приведенных выше способов, растворяют в специальных башнях, в которых жидкость пропускают сверху вниз, а газ подают снизу вверх, то есть по принципу противотока.

Соляная кислота транспортируется в специальных гуммированных цистернах или контейнерах, а также в бочках полиэтиленовых емкостью 50 л или бутылях стеклянных вместимостью 20 л. При существует риск образования взрывоопасных водородовоздушных смесей. Поэтому должен быть полностью исключен контакт образовавшегося в результате реакции водорода с воздухом, а также (с помощью антикоррозионных покрытий) контакт кислоты с металлами. Перед выводом аппаратов и трубопроводов, где она хранилась или транспортировалась, в ремонт, необходимо проводить продувки азотом и контролировать состояние газовой фазы.

Хлороводород широко применяется в промышленных производствах и в лабораторной практике. Он используется для получения солей и в качестве реактива в аналитических исследованиях. Соляная кислота техническая выпускается по ГОСТ 857-95 (текст идентичен международному стандарту ИСО 905-78), реактив — по ГОСТ 3118-77. Концентрация технического продукта зависит от марки и сорта и может быть 31,5 %, 33 % или 35 %, а внешне продукт бывает желтоватого цвета из-за содержания примесей железа, хлора и других химических веществ. Реактивная кислота должна быть бесцветной и прозрачной жидкостью с массовой долей от 35 до 38 %.

Описание вещества

Соляная кислота представляет из себя водный раствор хлористого водорода. Химическая формула данного вещества – HCl. В воде масса хлороводорода при наибольшей концентрации не может превышать 38%. При комнатной температуре хлороводород находится в газообразном состоянии. Для перехода его в жидкое состояние, он должен быть охлажден до минус 84 градуса по шкале Цельсия, в твердое - до минус 112 градусов. Плотность концентрированной кислоты при комнатной температуре составляет 1,19 г/см 3 . Данная жидкость входит в состав желудочного сока, который обеспечивает переваривание пищи. В этом состоянии ее концентрация не превышает 0,3%.

Свойства соляной кислоты

Раствор хлористого водорода химически вреден, класс его опасности - второй.

Соляная жидкость - это сильная одноосновная кислота, которая может вступать в реакцию с множеством металлов, их солями, оксидами и гидрооксидами, она может взаимодействовать с нитратом серебра, аммиаком, гипохлоритом кальция и сильными окислителями:

Физические свойства и влияние на организм

При высоких концентрациях это едкое вещество, которое может вызвать ожоги не только слизистых оболочек, но и кожных покровов. Нейтрализовать его можно раствором пищевой соды. При открытии емкостей с концентрированным соляным раствором, его пары, соприкасаясь с находящейся в воздухе влагой, образовывают конденсат ядовитых паров в виде мельчайших капелек (аэрозоля), который раздражает дыхательные пути и глаза.

Концентрированное вещество имеет характерный резкий запах. Технические сорта раствора хлористого водорода делят на:

рыжий неочищенный, его цвет в основном обуславливается примесями хлорного железа;

очищенный, бесцветная жидкость, в которой концентрация HCl составляет порядка 25%;

дымящий, концентрированный, жидкость с концентрацией HCl в 35-38%.

Химические свойства

Как получают

Процесс производства соляной жидкости состоит из этапов получение хлорводорода и абсорбация (поглощение) его водой.

Существует три промышленных способа получения хлористого водорода:

синтетический

сульфатный

из побочных газов (абгазов) ряда технологических процессов. Последний способ является самым распространенным. Побочный HCl обычно образуется при дегихлорировании и хлорировании органических соединений, изготовлении калийных удобрений, пиролизе хлоридов металлов или органических отходов, содержащих хлор.

Хранение и транспортировка

Хранят и транспортируют соляную техническую кислоту в специализированных покрытых полимерами цистернах и контейнерах, бочках из полиэтилена, стеклянных бутылях, упаковываемых в ящики. Люки контейнеров и цистерн, пробки бочек и бутылей должны обеспечивать герметичность емкости. Кислотный раствор не должен контактировать с металлами, находящимися в линейке напряжения левее водорода, так как это может стать причиной возникновения взрывоопасных смесей.

Применение

в металлургии для извлечения руд, удаления ржавчины, окалин, грязи и окислов, паянии и лужении;

при изготовлении синтетических каучуков и смол;

в гальванопластике;

в качестве регулятора кислотности в пищевой промышленности;

для получения хлоридов металлов;

для получения хлора;

в медицине для лечения недостаточной кислотности желудочного сока;

в качестве чистящего и дезинфицирующего средства.