鹽酸

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氫氯酸
IUPAC名
Hydrochloric acid
別名 鹽酸、氯化氫
識別
CAS號 7647-01-0
RTECS MW4025000
性質
化學式 HCl(aq)
摩爾質量 36.46 g·mol⁻¹
外觀 無色至淡黃色清澈液體
密度 1.18g/cm3
熔點 −27.32 °C (247 K)
38%溶液
沸點 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
危險性
警示術語 R:R34-R37
安全術語 S:S26-S36-S45
MSDS External MSDS
主要危害 腐蝕性
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
1
COR
閃點 不可燃
相關物質
其他陰離子 HFHBrHI
相關 氫溴酸氫氟酸
氫碘酸硫酸
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

鹽酸,學名氫氯酸,是氯化氫(化學式:HCl)的水溶液,是一元酸

鹽酸是一種強酸,濃鹽酸具有極強的揮發性,因此盛有濃鹽酸的容器打開後能在上方看見酸,那是氯化氫揮發後與空氣中的水蒸氣結合產生的鹽酸小液滴。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。世界鹽酸年產量約2000萬噸。

鹽酸是一種常見的化學品,在一般情況下,濃鹽酸中氯化氫的質量分數在37%左右。同時,胃酸的主要成分也是鹽酸。

歷史[編輯]

在公元800年的一個煉金師阿布·穆薩·賈比爾·伊本·哈揚混合了氯化鈉硫酸第一次製取了鹽酸。賈比爾發現過許多常見的化學品,並寫下了21本書來記述他的理論。在這些書上寫的許多化學基礎知識現在還在使用。

製取[編輯]

製取鹽酸有許多方法:

實驗室製取[編輯]

實驗室中一般以濃硫酸氯化鈉反應生成氯化氫。總反應式為:

以濃硫酸和氯化鈉反應生成氯化氫.PNG

直接合成[編輯]

工業製取鹽酸,很多使用兩種物質直接合成鹽酸。使用這種方法製取鹽酸,通常是電解飽和的氯化鈉溶液,來製取氯氣氫氧化鈉氫氣

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

通過氯氣和氫氣反應可以製取氯化氫氣體,溶於水後成為鹽酸,反應式:

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

這種方法可以獲得較純的鹽酸。

有機物合成[編輯]

常用於鹵化有機物[來源請求],反應式:

\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})}

不同濃度的鹽酸[編輯]

濃度 (m/m)
c : kg HCl/kg 
濃度 (m/V)
c : kg HCl/m3
密度
ρ : kg/l
摩爾濃度
M
 pH值 
黏性
η : mPa·s
比熱容
s : kJ/(kg·K)
蒸汽壓
PHCl : Pa
沸點
b.p.
熔點
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℃時一個標準大氣壓(101.3 kPa)下的數據。

化學反應[編輯]

透明帶有玻璃塞的玻璃瓶和標籤:「HYDROCHLORIC ACID. COX. HCl」
鹽酸是常用的實驗室試劑。

氯化氫是一種常見的強電解質,溶於水完全電離,鹽酸為強酸。反應方程式:

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

中和反應[編輯]

根據酸鹼電離理論,鹽酸可以中和鹼,並生成相應的氯化物

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

與金屬反應[編輯]

某些金屬與鹽酸溶液反應,也可形成該金屬的氯化物。需要注意的一點,不是所有的金屬都可以與鹽酸反應形成鹽,一般地,只有在金屬活動性順序列表中排在之前的金屬才可以與鹽酸反應而形成氯化物,比如等,可以和濃鹽酸在加熱的情況下反應。而等金屬則不能與鹽酸反應形成氯化物。

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

還可以與金屬的氧化物(如氧化鐵)發生複分解反應,產生氯化物和,與氧化鐵的反應式:

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

和氧化劑反應[編輯]

鹽酸可以和一些強氧化劑反應,放出氯氣:

二氧化錳: MnO2 + 4 HCl(濃) —Δ→ MnCl2 + Cl2↑ + 2 H2O
二氧化鉛:PbO2 + 4 HCl → PbCl2 + Cl2↑ + 2 H2O
重鉻酸鉀: K2Cr2O7 + 14 HCl → 2 KCl + 3 Cl2↑ + 2 CrCl3 + 7 H2O

一些有氧化性的鹼和鹽酸可以發生氧化還原反應,而不是簡單的中和反應

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

安全性[編輯]

危險性物質標誌
一個菱形的帶有數字8和"corrosive"的標籤,並指出這種液滴會腐蝕材料和人的手。 一個橘黃色的標籤,指出那種液滴會腐蝕材料和人的手。

濃縮的鹽酸(氯化氫)會形成酸霧。酸霧和鹽酸溶液都對人類組織有腐蝕性的效果,並有損害呼吸器官、眼睛、皮膚和腸道的可能。鹽酸可與常見的氧化劑,例如次氯酸鈉(漂白劑,NaClO)或高錳酸鉀(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]

使用鹽酸時,應配合個人防護裝備,比如橡膠手套或聚氯乙烯手套,護目鏡,耐化學品的衣物和鞋子等,以降低直接接觸鹽酸所帶來的危險。

氯化氫的危險性取決於其濃度。下表中列出歐盟對鹽酸溶液的分類。

濃度 分類 警示術語
10–25% 刺激性 (Xi) R36/37/38
> 25% 腐蝕性 (C) R34 R37

美國國家環境保護局將鹽酸列為有毒物質,鹽酸的毒性是短期的,以腐蝕性為主,沒有長期毒性,也不會停留在體內。

參考資料[編輯]

  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