氢氯酸

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氢氯酸
IUPAC名
Hydrochloric acid
别名 盐酸、氯化氢溶液
识别
CAS号 7647-01-0
RTECS MW4025000
性质
化学式 HCl(aq)
摩尔质量 36.46 g·mol⁻¹
外观 无色至淡黄色清澈液体
密度 1.18g/cm3
熔点 −27.32 °C (247 K)
38%溶液
沸点 110 °C (383 K),
20.2%溶液;
48 °C (321 K),
38%溶液
溶解性 混溶
pKa −8.0
黏度 1.9 mPa·s, 25 °C,
31.5%溶液
危险性
警示术语 R:R23/24/25-R35-R37
安全术语 S:S26-S36-S45
MSDS External MSDS
主要危害 腐蚀性
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
1
COR
闪点 不可燃
相关物质
其他阴离子 HFHBrHI
相关 氢溴酸氢氟酸
氢碘酸硫酸
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

氢氯酸,俗名盐酸,是氯化氢(化学式:HCl)的水溶液,是一元酸

氢氯酸是一种强酸,浓氢氯酸具有极强的挥发性,因此盛有浓氢氯酸的容器打开后能在上方看见酸,那是氯化氢挥发后与空气中的水蒸气结合产生的氢氯酸小液滴。它有眾多規模較小的應用,包括家居清潔,食品添加劑,除鏽,皮革加工等。世界氢氯酸年产量约2000万吨。

氢氯酸是一种常见的化学品,在一般情况下,浓氢氯酸中氯化氢的质量分数在37%左右。同时,胃酸的主要成分也是氢氯酸。

历史[编辑]

在公元800年的一个炼金师阿布·穆薩·賈比爾·伊本·哈揚(Jabir ibn Hayyan)混合了氯化钠硫酸第一次制取了氢氯酸。賈比爾发现过许多常见的化学品,并写下了21本书来记述他的理论。在这些书上写的许多化学基础知识现在还在使用。

制取[编辑]

制取氢氯酸有许多方法:

实验室制取[编辑]

实验室中一般以浓硫酸氯化钠反应生成氯化氢。总反应式为:

以浓硫酸和氯化钠反应生成氯化氢.PNG

直接合成[编辑]

工业制取氢氯酸,很多使用两种物质直接合成氢氯酸。使用这种方法制取氢氯酸,通常是电解饱和的氯化钠溶液,来制取氯气氢氧化钠氢气

\mathrm{2NaCl}_{(\mbox{aq})} + \mathrm{2H}_2\mathrm{O}_{(\mbox{l})} \leftrightarrow  \mathrm{Cl}_2\uparrow + \mathrm{2NaOH}_{(\mbox{aq})} + \mathrm{H}_2\uparrow

通过氯气和氢气反应可以制取氯化氢气体,溶于水后成为氢氯酸,反应式:

\mbox{Cl}_{2(\mbox{g})} + \mbox{H}_{2(\mbox{g})} \longrightarrow \mathrm{2HCl}_{(\mbox{g})}

这种方法可以获得较纯的氢氯酸。

有机物合成[编辑]

常用於鹵化有機物[來源請求],反应式:

\mathrm{R-H} + \mbox{Cl}_{2(\mbox{g})} \longrightarrow  \mathrm{R-Cl} + \mathrm{HCl}_{(\mbox{l})}
\mathrm{R-Cl} + \mbox{F}_{2(\mbox{g})} \longrightarrow  \mathrm{R-F} + \mathrm{HCl}_{(\mbox{l})}

不同浓度的氢氯酸[编辑]

浓度 (m/m)
c : kg HCl/kg 
浓度 (m/V)
c : kg HCl/m3
密度
ρ : kg/l
摩尔濃度
M
 pH值 
黏性
η : mPa·s
比热容
s : kJ/(kg·K)
蒸汽压
PHCl : Pa
沸点
b.p.
熔点
m.p.
10% 104.80 1.048 2.87 M -0.5 1.16 3.47 0.527 103 -18℃
20% 219.60 1.098 6.02 M -0.8 1.37 2.99 27.3 108℃ -59℃
30% 344.70 1.149 9.45 M -1.0 1.70 2.60 1,410 90℃ -52℃
32% 370.88 1.159 10.17 M -1.0 1.80 2.55 3,130 84℃ -43℃
34% 397.46 1.169 10.90 M -1.0 1.90 2.50 6,733 71℃ -36℃
36% 424.44 1.179 11.64 M -1.1 1.99 2.46 14,100 61℃ -30℃
38% 451.82 1.189 12.39 M -1.1 2.10 2.43 28,000 48℃ -26℃

以下是在20℃时一个标准大气压(101.3 kPa)下的数据。

化学反应[编辑]

透明带有玻璃塞的玻璃瓶和标签:“HYDROCHLORIC ACID. COX. HCl”
氢氯酸是常用的实验室试剂。

氯化氢是一种常见的强电解质,溶于水完全电离,氢氯酸为强酸。反应方程式:

\mathrm{HCl} + \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \longrightarrow  \mathrm{H}_3 \mathrm{O}^+ + \mathrm{Cl}^-

中和反应[编辑]

根据酸碱电离理论,氢氯酸可以中和碱,并生成相应的氯化物

\mathrm{x HCl} + \mathrm{M(OH)}_x \longrightarrow  \mathrm{x H}_2\mathrm{O} + \mathrm{MCl}_x

与金属反应[编辑]

某些金属与氢氯酸溶液反应,也可形成该金属的氯化物。需要注意的一点,不是所有的金属都可以与氢氯酸反应形成盐,一般地,只有在金属活动性顺序列表中排在之前的金属才可以与氢氯酸反应而形成氯化物,比如等,可以和浓氢氯酸在加热的情况下反应。而等金属则不能与氢氯酸反应形成氯化物。

\mathrm{Mg} + \mathrm{2HCl} \longrightarrow  \mathrm{MgCl}_2 + \mathrm{H}_2

还可以与金属的氧化物(如氧化铁)发生复分解反应,产生氯化物和,与氧化铁的反应式:

\mathrm{Fe}_2\mathrm{O}_3 + \mathrm{6HCl} \longrightarrow  \mathrm{2FeCl}_3 + \mathrm{3H}_2\mathrm{O}

和氧化剂反应[编辑]

氢氯酸可以和一些强氧化剂反应,放出氯气:

二氧化锰MnO2 + 4 HCl(浓) —Δ→ MnCl2 + Cl2↑ + 2 H2O
二氧化铅PbO2 + 4 HCl → PbCl2 + Cl2↑ + 2 H2O
重铬酸钾 K2Cr2O7 + 14 HCl → 2 KCl + 3 Cl2↑ + 2 CrCl3 + 7 H2O

一些有氧化性的碱和氢氯酸可以发生氧化还原反应,而不是简单的中和反应

6 HCl + 2 Co(OH)3 = 2 CoCl2 + 6 H2O + Cl2
6 HCl + 2 NiO(OH) = 2 NiCl2 + 4 H2O + Cl2

安全性[编辑]

危险性物质标志
一个菱形的带有数字8和"corrosive"的标签,并指出这种液滴会腐蚀材料和人的手。 一个橘黄色的标签,指出那种液滴会腐蚀材料和人的手。

浓缩的氢氯酸(氯化氢)会形成酸雾。酸雾和氢氯酸溶液都对人类组织有腐蚀性的效果,并有损害呼吸器官、眼睛、皮肤和肠道的可能。氢氯酸可與常見的氧化剂,例如次氯酸钠(漂白剂,NaClO)或高锰酸钾(KMnO4)等發生氧化還原反應,產生有毒的氯氣氣體,少量吸入會導致不適。

\mathrm{NaClO} + \mathrm{2HCl} \longrightarrow  \mathrm{H}_2\mathrm{O} + \mathrm{NaCl} + \mathrm{Cl}_2
\mathrm{2KMnO}_4 + \mathrm{16HCl} \longrightarrow  \mathrm{2MnCl}_2 + \mathrm{8H}_2\mathrm{O} + \mathrm{2KCl} + \mathrm{5Cl}_2
\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 + \mathrm{8HCl} \longrightarrow  \mathrm{H}_2\mathrm{S} + \mathrm{4H}_2\mathrm{O} + \mathrm{4Cl}_2[來源請求]

使用氢氯酸時,應配合个人防护装备,比如橡胶手套或聚氯乙烯手套,护目镜,耐化学品的衣物和鞋子等,以降低直接接觸氢氯酸所带来的危险。

氯化氢的危险性取决于其浓度。下表中列出欧盟对氢氯酸溶液的分类。

浓度 分类 警示术语
10–25% 刺激性 (Xi) R36/37/38
> 25% 腐蚀性 (C) R34 R37

美国国家环境保护局将氢氯酸列为有毒物质,氢氯酸的毒性是短期的,以腐蚀性为主,没有长期毒性,也不会停留在体内。

参考资料[编辑]

  1. Chemicals Economics Handbook, Hydrochloric Acid, SRI International, 2001, p. 733.4000A-733.3003F
  2. Van Dorst, W.C.A., et al., technical product brochure Hydrochloric Acid, Akzo Nobel Base Chemicals, 2004 (public document)
  3. Van Dorst, W.C.A., various technical papers, Akzo Nobel Base Chemicals, 1996-2002 (not for open publication)
  4. Lide, David, NIST, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 61st edition, 1980-1981
  5. Aspen Technology, Aspen Properties, binary mixtures modelling software, calculations by Akzo Nobel Engineering, 2002-2003
  6. Evison D, Hinsley D, Rice P. Chemical weapons. BMJ 2002;324(7333):332-5. PMID 11834561
  7. Arthur C., M.D. Guyton, John E. Hall, Textbook of Medical Physiology, W.B. Saunders Company; 10th edition (August 15, 2000), ISBN 072168677X
  8. Perry R, Green D, Maloney J, Perry's chemical engineers' handbook, McGraw-Hill Book Company; 6th edition 1984, ISBN 0070494797