Формула соляной кислоты

Определение и формула соляной кислоты

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Соляная кислота (хлороводородная кислота, хлористоводородная кислота, хлористый водород) – раствор хлороводорода $\text{(HCl)}$ в воде.

Формула – $\text{HCl}$

Молярная масса равна $36,46$ г/моль.

Физические свойства – бесцветная едкая жидкость, на воздухе «дымит».

Техническая соляная кислота имеет желтый цвет из-за наличия примесей железа, хлора и других веществ $\text{(FeCl_{3})}$ .

Максимальная концентрация в растворе при $20^{\circ} \text{C}$ равна 38%, плотность этого раствора $1,19$ г/см $^{3}$ . Молярная масса $36,46$ г/моль.

Соляная кислота – сильная одноосновная кислота, константа диссоциации $\text{K_{a}} = 10^{7}$ . Образует соли – хлориды.

Химические свойства соляной кислоты

Взаимодействует с металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений до водорода с образованием соответствующих хлоридов и выделением водорода:
$Zn + 2HCl = ZnCl_2 + H_2 \uparrow$
Взаимодействует с оксидами металлов с образованием растворимых солей и воды:
$MgO + 2HCl = MgCl_2 + H_{2}O$
Взаимодействует с гидроксидами металлов с образованием растворимых хлоридов и воды:
$Al(OH)_3 + 3HCl = AlCl_3 + 3H_{2}O$
Взаимодействует с солями металлов, образованных более слабыми кислотами:
$Na_{2}CO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}O + CO_2 \uparrow$
Реагирует с сильными окислителями (перманганатом калия, диоксидом марганца) с выделением хлора:
$2KMnO_4 + 16HCl = 5Cl_2 \uparrow + 2MnCl_2 + 2KCl + 8 H_{2}O$
Реагирует с аммиаком с образованием густого белого дыма, состоящего из мельчайших кристалликов хлорида аммония:
$NH_3 + HCl = NH_{4}Cl$

Качественной реакцией на соляную кислоту и её соли является реакция с нитратом серебра, в результате которой образуется белый творожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в азотной кислоте:

$HCl + AgNO_3 = AgCl \downarrow + HNO_3$

Получают соляную кислоту растворением газообразного хлороводорода в воде.

Применение

Соляная кислота применяется в гидрометаллургии и гальванопластике (травление, декапирование), для очистки поверхности металлов при паянии и лужении, для получения хлоридов металлов (цинка, марганца, железа и др.). Смеси соляной кислоты с ПАВ используются для очистки керамических и металлических изделий от загрязнений и дезинфекции.

В пищевой промышленности соляная кислота используется в качестве регулятора кислотности $(\text{pH})$ , пищевой добавки $\text{E507}$ . Является естественной составной частью желудочного сока человека.

Концентрированная соляная кислота – едкое вещество, при попадании на кожу вызывает сильные химические ожоги. Особенно опасно попадание кислоты в глаза. Для нейтрализации ожогов применяют раствор слабой щёлочи (питьевой соды).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Вычислить нормальность раствора соляной кислоты, если на титрование $20$ мл его израсходовано $19,2$ мл $0,1$ н раствора едкого натра.

Решение

Запишем уравнение реакции титрования:

$HCl + NaOH = NaCl + H_{2}O$

Запишем закон эквивалентов для данного процесса титрования:

$V_{NaOH} \cdot N_{NaOH} = V_{HCl} \cdot N_{HCl}$

Выразим нормальную концентрацию раствора соляной кислоты:

$N_{HCl} = \frac{V_{NaOH} \cdot N_{NaOH}}{V_{HCl}} = \frac{19,2 \cdot 0,1}{20} = 0,096$

Ответ

Нормальность раствора соляной кислоты равна $0,096$ н.

ПРИМЕР 2

Задание

Раствор соляной кислоты $\text{(HCl)}$ объемом $1,8$ мл (плотность $1,18$ г/мл) с массовой долей вещества 36%, разбавили водой до 1 литра. Найти $\text{pH}$ полученного раствора.

Решение

Запишем уравнение диссоциации соляной кислоты:

$HCl = H^{+} + Cl^{-}$

Найдем массу исходного раствора соляной кислоты по формуле:

$m = \rho \cdot V$

где $\rho$ – плотность раствора, $V$ – объем раствора.

$m_{p-pa} = 1,18$ г/мл $\cdot 1,8$ мл $= 2,124$ г

Найдем массу соляной кислоты в растворе. Выражение для массовой доли вещества в растворе:

$\omega = \frac{m_{b-ba}}{m_{p-pa}}$

Если раствор соляной кислоты 36%, то массовая доля соляной кислоты в нем будет равна $0,36.$

Выразим массу соляной кислоты:

$m_{HCl} = \omega \cdot m_{p-pa} = 0,36 \cdot 2,124 = 0,765$

Учитывая, что молярная масса соляной кислоты равна $36,5$ г/моль, рассчитаем количество вещества $\text{HCl}$ в растворе

моль

Поскольку исходный объем раствора разбавили водой до 1 л, найдем молярную концентрацию полученного раствора соляной кислоты по формуле:

моль/л

Соляная кислота является сильной кислотой, диссоциирует в водном растворе полностью, поэтому концентрация ионов водорода будет равна концентрации кислоты:

$[H^{+}] = С_{M}(HCl) = 0,021$ моль/л

рН раствора рассчитывается по формуле:

$pH = -lg[H^{+}] = -lg(0,021) = 1,678$