Соляная кислота

Характеристики и физические свойства соляной кислоты

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Водный раствор хлороводорода называется соляной кислотой. При обычных условиях – это бесцветная жидкость с резким запахом.

Сильная кислота: pK_a = -7,1. Концентрированная соляная кислота содержит около 37% HCl.

Основные физические свойства соляной кислоты приведены в таблице:

Температура плавления, ^oС	-30
Температура кипения, ^oС	48
Энтальпия образования, кДж/моль	-605,22
Плотность, г/см³	1,19
Удельная теплоемкость, кДж/(кг×К)	2,46
Вязкость, МПа×с	1,99

Получение соляной кислоты

Соляная кислота получается растворением в воде хлороводорода. В настоящее время основным способом промышленного получения хлороводорода является синтез его из водорода и хлора:

H₂ + Cl₂ = 2HCl + 183 кДж.

Этот процесс осуществляют в специальных установках, в которых смесь водорода и хлора непрерывно образуется и тут же сгорает ровным пламенем. Тем самым достигается спокойное (без взрыва) протекание реакции. Исходным сырьем для получения хлороводорода служат хлор и водород, образующиеся при электролизе раствора хлорида натрия.

Большие количества соляной кислоты получают также в качестве побочного продукта хлорирования органических соединений согласно уравнению реакции, представленному ниже:

R-H + Cl₂ = R-Cl + HCl,

где R – углеводородный радикал.

Химические свойства соляной кислоты

Соляная кислота – сильный электролит. Для нее характерны следующие химические свойства, общие для всех кислот:

— способность взаимодействовать с основаниями с образованием солей:

HCl_dilute + NaOH_dilute = NaCl + H₂O;

HCl_dilute + NH₃×H₂O = NH₄Cl + H₂O;

— способность взаимодействовать с некоторыми металлами с выделением водорода (разбавленный раствор):

2HCl_dilute + Fe = FeCl₂ + H₂↑;

2HCl_dilute + Zn = ZnCl₂ + H₂↑;

— способность вступать в реакции взаимодействия с основными и амфотерными оксидами с образованием солей и воды:

4HCl_conc + MnO₂ = MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂↑;

4HCl_conc + PbO2 = PbCl₂↓ + Cl₂↑ + 2H₂O;

— способность взаимодействовать с солями более слабых кислот:

2HCl_dilute + CaCO₃ = CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O;

— способность изменять цвета индикаторов, в частности, вызывать красную окраску лакмуса;

— кислый вкус.

При диссоциации соляной кислоты образуются ионы водорода:

HCl↔H⁺ + Cl^—.

Нагревание смеси растворов соляной и азотной кислот до температуры 100-150^oС приводит к образованию очень сильного окислителя — соединения, которое называют «царская водка»:

6HCl_conc + 2HNO_{3 conc} = 2NO↑ + 3Cl₂↑ + 4H₂O.

Соляная кислота в окислительно-восстановительных реакциях может выступать и как восстановитель (за счет хлорид-аниона Cl^—) и как окислитель (за счет катиона водорода H⁺). Уравнения ОВР с участием соляной кислоты приведены ниже:

16HCl_conc + 2KMnO₄ = 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O + 2KCl;

14 HCl_conc + K₂Cr₂O₇ = 2CrCl₃ + 3Cl₂↑ + 7H₂O + 2KCl (t = 60 – 80^oC);

4 HCl_conc + Ca(ClO)₂ = 2Cl₂↑ + CaCl₂ + 2H₂O;

6 HCl_conc + KClO₃ = 3Cl₂↑ + KCl + 3H₂O.

Применение соляной кислоты

Соляная кислота – одна из важнейших кислот в химической практике. Ежегодное мировое производство соляной кислоты исчисляется миллионами тонн. Широкое применение находят также многие её соли.

Соляная кислота применяется в таких областях народного хозяйства как гидрометаллургия и гальванопластика, для травления, декапирования и лужения поверхности металлов; пищевом производстве, как регулятор кислотности (добавка Е507); в медицине, в качестве лекарства (смесь с ферментом пепсином) при недостаточной кислотности желудка.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Какова концентрация хлорид-ионов в растворе, полученном при сливании равных объемов растворов 2×10^-5М хлорида натрия, 0,33×10^-4М хлорида калия и 5,0×10^-6М соляной кислоты?

Решение

Сначала преобразуем числа так, чтобы показатели степеней привести к наибольшему:

2×10^-5 = 0,2×10^-4

0,33×10^-4

5,0×10^-6 = 0,050×10^-4.

Итого: 0,2×10^-4 + 0,33×10^-4 + 0,050×10^-4 = 0,580×10^-4. Число значащих цифр суммы должно определяться числом 0,2×10^-4, имеющим наименьшее число значащих десятичных знаков. Поэтому полученную сумму округляем до первой цифры после запятой, т.е. 0,6×10^-4. В конечном объеме концентрация хлорид-ионов составляет:

0,6×10^-4 / 3 = 0,2×10^-4М.

Ответ

Концентрация хлорид-ионов равна 0,2×10^-4М

ПРИМЕР 2

Задание

Рассчитайте рН 0,001 М раствора соляной кислоты.

Решение

Для раствора сильной кислоты:

[H⁺] = c_HA = 0,001M;

pH = 3,00.

По аналогии с раствором сильной кислоты для раствора сильного основания:

a(OH^—) ≈ [OH^—] = c_B;

[H⁺] = K_w / [OH^—] = K_w / c_B;

pH = 14,00 – pOH.