鹽酸 鹽酸(英文名:Hydrochloric Acid)即氯化氫的水溶液,為一元無(wú)機強酸,是一種混合物。濃鹽酸為無(wú)色液體,有強烈的刺激性氣味。 鹽酸能與水和 乙醇 以任意比例混溶,具有酸性、 氧化性 和 還原性 ,能夠與 酸堿指示劑 、堿、金屬、金屬氧化物以及鹽類(lèi)等發(fā)生反應。濃鹽酸有強揮發(fā)性,在空氣中揮發(fā)會(huì )形成白霧。鹽酸是重要的實(shí)驗室試劑和工業(yè)化學(xué)品,能夠用于調節漂染工業(yè)、金屬加工、食品加工、藥品生產(chǎn)等領(lǐng)域。鹽酸被納入中華人民共和國第445號國務(wù)院令《 易制毒化學(xué)品管理條例 》(2005年版)中,是一種易制毒化學(xué)品。
基本信息
性質(zhì)
密度
1.05 g/cm3(質(zhì)量分數10.17%,15 ℃)
熔點(diǎn)
-25.39 ℃(質(zhì)量分數39.17%)
危險性
NFPA 7 04
健康危害等級:3(在緊急情況下,有可能造成嚴重或永久性損傷) 可燃性等級:0(不會(huì )燃燒)
穩定性等級:1(通常情況下穩定,但是可能在加熱加壓的條件下變得不穩定)
發(fā)現歷史 15世紀,德國的煉金術(shù)士 瓦倫丁(Valentin)把食鹽與綠礬(即 七水硫酸亞鐵 ,FeSO?·7H?O)一起加熱,得到了“氫氯酸”(spirit of salt)。 17世紀,德國藥劑師格勞勃(Glauber)通過(guò)加熱 氯化鈉 和 硫酸 制取硫酸鈉,并用水吸收逸出的刺激性氣體得到鹽酸。這是最古老的實(shí)驗室制取鹽酸的方法,目前人們仍然會(huì )通過(guò)此方式制取少量氯化氫氣體。 1790年,英國 化學(xué)家戴維(Davy)證明氫元素和氯元素組成了 氯化氫 。在電解食鹽水時(shí),他發(fā)現自己得到的產(chǎn)物除了 氫氧化鈉 溶液,還有氫氣和氯氣。 在同一年,法國化學(xué)家勒布朗(Leblanc)探索出了生產(chǎn)碳酸鈉的工藝。該方法的第一步需要將氯化鈉與硫酸加熱制備硫酸鈉,此過(guò)程產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化氫氣體會(huì )被直接排放到空氣中。 1836年,英國的化學(xué)品制造商威廉·戈薩奇(William Gossage,1799-1877)采用填充焦炭的洗滌塔回收 氯化氫 ,此舉是為了減少氯化氫氣體對環(huán)境的破壞。同年英國頒布了世界上首個(gè)針對環(huán)境保護的堿工業(yè)法規,限令各工廠(chǎng)必須回收生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化氫氣體,工業(yè)上開(kāi)始大規模產(chǎn)出鹽酸。那些過(guò)量的不能用于制備鹽酸的氯化氫氣體被氧化生成 氯氣 ,作為生產(chǎn)漂白粉的原料。 20世紀初,氯化氫合成工藝有了極大的進(jìn)步,人們通過(guò)氯堿電解工藝可以制備高純度的氯化氫氣體。且隨著(zhù)人們對環(huán)境保護的日益重視,專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)氯化氫的工藝已被逐步淘汰,人們開(kāi)始從氯化過(guò)程(如 乙烯 生產(chǎn) 氯乙烯 )及焚燒含氯廢物產(chǎn)生的氣體中回收氯化氫氣體以制取鹽酸。
化學(xué)性質(zhì)
和酸堿指示劑反應 鹽酸是無(wú)機強酸,在紫色或藍色石蕊試紙上滴鹽酸,試紙會(huì )變成紅色,在無(wú)色 酚酞 溶液中滴入鹽酸,酚酞溶液不會(huì )變色,人們可以應用此性質(zhì)鑒別酸和其他溶液。
和堿發(fā)生中和反應 鹽酸能和NaOH、Mg(OH)?、Al(OH)?等堿反應:
和氧化物反應 鹽酸能夠和Na?O、MgO、Al?O?、Pb?O?等氧化物反應,生成 氯化物 或氯氣,反應方程式如下: 在工業(yè)中可以應用這個(gè)性質(zhì)來(lái)除去金屬表面的氧化層。
和氧化性酸反應 鹽酸和氧化性酸反應的產(chǎn)物都有氯氣。
和過(guò)氧化物反應 鹽酸能夠和過(guò)氧化物(如Na?O?、PbO?)反應生成氯化物或氯氣,反應方程式如下:
和鹽反應 鹽酸能和所有的碳酸鹽反應生成氯化物并放出 二氧化碳 : 鹽酸能夠與某些鹽發(fā)生復分解反應,生成新的 鹽和酸。例如,鹽酸和 硝酸銀 反應,反應方程式如下: 這個(gè)反應常用于鑒別溶液中的銀離子或氯離子,還可用來(lái)回收 銀 。
和金屬反應 鹽酸可以和Mg、Ca、Al等金屬反應,生成鹽和氫氣,反應方程式如下:
和硼化物、氮化物、碳化物反應
生成配合物 鹽酸中的氯離子能與某些金屬化合物中的金屬離子絡(luò )合。如 二氯化鉛 與鹽酸絡(luò )合: 將濃鹽酸和濃硝酸按3:1的體積比混合可得到 王水 ,王水可以先通過(guò)硝酸的氧化性形成金離子,再和氯離子形成 配合物 ,達到溶解黃金的效果??偡磻匠淌饺缦拢?/span>
與有機物反應 一般情況下,胺類(lèi)化合物在水中溶解度很小,這時(shí)候可以使用稀鹽酸將胺類(lèi)化合物處理為銨鹽從而增大他們的溶解度,反應通式如下:
胺的鹽酸鹽是離子化合物,易溶于水,遇強堿即可變回為 胺 : 根據以上反應可以把胺和其他的有機物分離。
鹽酸能夠與烯、 炔 等發(fā)生加成反應,還可催化 羥醛 縮合等有機反應。
物理性質(zhì) 鹽酸的物理性質(zhì),例如沸點(diǎn)和熔點(diǎn)、密度和pH值,取決于水溶液中HCl的濃度或摩爾濃度。
質(zhì)量分數
濃度
(g/L)
密度
(g/mL)
物質(zhì)的量濃度
(mol/L)
pH
粘度
(mPa·s)
比熱容
KJ/(kg·K)
蒸氣壓
(kPa)
沸點(diǎn)
(℃)
熔點(diǎn)
(℃)
10%
104.80
1.048
2.87
-0.5
1.16
3.47
1.95
103
-18
20%
219.60
1.098
6.02
-0.8
1.37
2.99
1.40
108
-59
30%
344.70
1.149
9.45
-1.0
1.70
2.60
2.13
90
-52
32%
370.88
1.159
10.17
-1.0
1.80
2.55
3.73
84
-43
34%
397.46
1.169
10.90
-1.0
1.90
2.50
7.24
71
-36
36%
424.44
1.179
11.81
-1.1
1.99
2.46
14.5
61
-30
38%
451.82
1.189
12.39
-1.1
2.10
2.43
28.3
48
-26
表中的參考溫度為20 ℃,壓力為1個(gè)大氣壓(101.325 kPa),蒸氣壓指溶液的總蒸氣壓。
圖二中的曲線(xiàn)代表不同HCl含量的鹽酸的 冰點(diǎn) ,鹽酸結冰能得到四種晶體,分別為:HCl·H?O、HCl·2H?O、HCl·3H?O和HCl·6H?O。
鹽酸的恒沸點(diǎn)為108.5 ℃,下表是不同壓力下的鹽酸的恒沸組成。
壓力/mmHg
730
740
750
760
770
氯化氫質(zhì)量分數/%
20.314
20.290
20.266
20.242
20.218
應用領(lǐng)域
實(shí)驗室應用 調節pH:鹽酸能夠中和堿液、調節溶液的pH值,具體應用:處理某些實(shí)驗室廢液時(shí),可以使用鹽酸調節pH使其達到排放標準 ;某些合成反應需要在一定的pH值下進(jìn)行,可以使用鹽酸進(jìn)行調節,等等。
焰色反應 :焰色反應可以鑒別金屬離子,鹽酸在焰色反應中可用來(lái)清洗鉑棒避免其他離子對結果產(chǎn)生干擾。
稀有金屬的濕法冶金 鹽酸的反應能力強,因而可以浸出多種金屬、金屬氧化物以及部分硫化物,在濕法冶金中可用于浸出 鎳 锍、 鈷 渣等。 以冶煉金屬鎢為例,將白 鎢礦 和 碳酸鈉 反應后得到的主要產(chǎn)物鎢酸鈉溶于水后,加鹽酸酸化可以得到鎢酸沉淀,能夠將鎢元素與其他雜質(zhì)分離。
有機合成 例如,氯化氫和乙炔能在180 ℃-200 ℃、汞鹽(如HgCl?)催化的條件下發(fā)生加成反應,生成 氯乙烯 。
漂染工業(yè) 鹽酸可用于酸洗漂白后的棉布、中和棉布絲光處理后殘留的堿。此外,在印染過(guò)程中,可以通過(guò)鹽酸,將一些不溶于水的染料處理成可溶的鹽酸鹽。
金屬加工 鹽酸可以用于酸洗鋼材,使用濃度為18%的鹽酸去除鋼材表面的銹或鐵氧化物,可以方便接下來(lái)軋制鋼材或給鋼材鍍鋅等操作。酸洗鋼材工業(yè)促進(jìn)了類(lèi)似噴霧焙燒爐、流化床鹽酸再生這樣的鹽酸再生工藝的發(fā)展,這些工藝能夠實(shí)現酸循環(huán),節約能源資源。
食品工業(yè) 鹽酸可用于生產(chǎn)食品以及食品添加劑。如鹽酸可用于生產(chǎn)蛋白纖維、豆腐、獼猴桃醬等食品,制作醬油和味精時(shí)鹽酸能夠催化蛋白質(zhì)水解,以及生產(chǎn) 阿斯巴甜 、 檸檬酸 、 賴(lài)氨酸 等食品添加劑。
陽(yáng)離子交換樹(shù)脂再生 使用鹽酸浸泡失效的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,能夠使失效的陽(yáng)樹(shù)脂再生。
藥品生產(chǎn) 鹽酸具有兩大優(yōu)點(diǎn):一是鹽酸中的氯離子沒(méi)有毒性,二是制備鹽酸很簡(jiǎn)單,適合大規模生產(chǎn)并且價(jià)格便宜。藥學(xué)中,鹽酸經(jīng)常被應用于藥物成鹽,可以極大地改變藥物的物理化學(xué)性質(zhì)。 如可用于合成可口服頭孢抗菌素頭孢卡品內酯化合物鹽酸鹽、抗流感藥物鹽酸阿比朵爾、醫藥中間體2-(氨基)乙基甲基砜鹽酸鹽等。
檢測方法 鹽酸鑒定方法:取少量試液,將 紫色石蕊試液 滴入試液,變紅則有H?;取少量試液,加入幾滴硝酸銀溶液,出現白色沉淀,繼續加稀硝酸,沉淀不會(huì )消失,證明有Cl?。 鹽酸含量檢測:可采用甲基橙作為指示劑,氫氧化鈉標準溶液滴定試樣,到達滴定終點(diǎn)的表現是溶液由紅色變橙色,記錄滴定使用的氫氧化鈉標準溶液的體積,算出HCl的含量。
安全事項
消防相關(guān) 發(fā)生火災時(shí),高溫會(huì )導致鹽酸產(chǎn)生刺激、有毒氣體且易導致存儲鹽酸的容器發(fā)生爆炸。參與鹽酸滅火的消防人員必須穿戴全身防護服、佩戴氧氣呼吸器,使用 碳酸氫鈉 、 生石灰 等堿性物質(zhì)或大量水進(jìn)行滅火。
泄漏相關(guān) 鹽酸泄漏后,人員應迅速撤離并隔離污染泄漏區。鹽酸少量泄漏,可以用沙土或干石灰混合掩埋或使用大量水沖洗鹽酸;鹽酸大量泄漏,則需要挖坑或使用專(zhuān)用的容器收容,并將鹽酸運送到專(zhuān)業(yè)的處理廠(chǎng)處理。
健康相關(guān) GHS危險性類(lèi)別:
項目
類(lèi)別
加壓氣體
液化氣體
皮膚腐蝕/刺激
1A
急性吸入毒性
3
皮膚直接接觸鹽酸會(huì )被灼燒,長(cháng)期接觸可能會(huì )導致皮炎。
眼睛接觸鹽酸可能會(huì )導致視力下降 或失明。 呼吸道吸入鹽酸會(huì )產(chǎn)生刺激,可能會(huì )導致炎癥和肺水腫。
口腔攝入鹽酸會(huì )導致黏膜、食道和胃腐蝕,長(cháng)期接觸可能會(huì )腐蝕牙齒,以及引發(fā)消化系統疾病。
急救措施 鹽酸接觸眼睛,應立即使用清水清洗眼睛15鐘,并且盡快就醫。
鹽酸接觸皮膚,應立即用大量清水沖洗接觸鹽酸的皮膚15分鐘,可以在皮膚上涂抹如肥皂水這樣的弱堿性物質(zhì)并及時(shí)就醫。
呼吸道接觸鹽酸,立即轉移至空氣新鮮處,保持呼吸暢通并盡快就醫。
運輸相關(guān) 高純鹽酸腐蝕性極強,禁止和有毒、有害物品混運或混儲,接觸的人員必須穿戴好防護用具。
使用聚氯乙烯桶或陶瓷壇封裝高純鹽酸時(shí),注料口需要用螺栓蓋蓋住,并且要用耐酸材料封閉蓋子,之后裝入木箱,箱口要比注料口至少高2 cm,使用槽車(chē)及儲罐進(jìn)行包裝時(shí)應襯膠并加密 封蓋。
環(huán)境相關(guān) 濃鹽酸揮發(fā)性強,揮發(fā)在空氣中會(huì )形成白霧,嚴重污染空氣。
泄漏到土地上的鹽酸會(huì )導致 土壤酸化 ,使農作物絕產(chǎn),嚴重影響耕種。鹽酸泄漏到水域中,使水體pH急劇下降,對水生生物和地泥微生物造成致命危害。
工業(yè)廢鹽酸的處理 參照GB/T 32125-2021,工業(yè)廢鹽酸需要根據其特點(diǎn),選擇 合適的方式對鹽酸進(jìn)行回收利用或達到排放標準后排放,常見(jiàn)的處理方式有蒸發(fā)結晶、硫酸置換、焙燒、制備 四氧化三鐵 等。