鹽酸 鹽酸(英文名:Hydrochloric Acid)即氯化氫的水溶液,為一元無機強酸,是一種混合物。濃鹽酸為無色液體,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等發(fā)生反應(yīng)。濃鹽酸有強揮發(fā)性,在空氣中揮發(fā)會形成白霧。鹽酸是重要的實驗室試劑和工業(yè)化學(xué)品,能夠用于調(diào)節(jié)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?jǐn)?shù)10.17%,15 ℃)
熔點
-25.39 ℃(質(zhì)量分?jǐn)?shù)39.17%)
沸點
108.3 ℃(質(zhì)量分?jǐn)?shù)20.22%)
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(yán)重或永久性損傷) 可燃性等級:0(不會燃燒)
穩(wěn)定性等級:1(通常情況下穩(wěn)定,但是可能在加熱加壓的條件下變得不穩(wěn)定)
發(fā)現(xiàn)歷史 15世紀(jì),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 ,F(xiàn)eSO?·7H?O)一起加熱,得到了“氫氯酸”(spirit of salt)。 17世紀(jì),德國藥劑師格勞勃(Glauber)通過加熱 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。這是最古老的實驗室制取鹽酸的方法,目前人們?nèi)匀粫ㄟ^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,他發(fā)現(xiàn)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,此過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化氫氣體會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針對環(huán)境保護的堿工業(yè)法規(guī),限令各工廠必須回收生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化氫氣體,工業(yè)上開始大規(guī)模產(chǎn)出鹽酸。那些過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(jì)初,氯化氫合成工藝有了極大的進步,人們通過氯堿電解工藝可以制備高純度的氯化氫氣體。且隨著人們對環(huán)境保護的日益重視,專門生產(chǎn)氯化氫的工藝已被逐步淘汰,人們開始從氯化過程(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(yīng) 鹽酸是無機強酸,在紫色或藍(lán)色石蕊試紙上滴鹽酸,試紙會變成紅色,在無色 酚酞 溶液中滴入鹽酸,酚酞溶液不會變色,人們可以應(yīng)用此性質(zhì)鑒別酸和其他溶液。
和堿發(fā)生中和反應(yīng) 鹽酸能和NaOH、Mg(OH)?、Al(OH)?等堿反應(yīng):
和氧化物反應(yīng) 鹽酸能夠和Na?O、MgO、Al?O?、Pb?O?等氧化物反應(yīng),生成 氯化物 或氯氣,反應(yīng)方程式如下: 在工業(yè)中可以應(yīng)用這個性質(zhì)來除去金屬表面的氧化層。
和氧化性酸反應(yīng) 鹽酸和氧化性酸反應(yīng)的產(chǎn)物都有氯氣。
鹽酸和 硝酸 反應(yīng)能生成氯氣和 氮 或氮的化合物。
和過氧化物反應(yīng) 鹽酸能夠和過氧化物(如Na?O?、PbO?)反應(yīng)生成氯化物或氯氣,反應(yīng)方程式如下:
和鹽反應(yīng) 鹽酸能和所有的碳酸鹽反應(yīng)生成氯化物并放出 二氧化碳 : 鹽酸能夠與某些鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),生成新的 鹽和酸。例如,鹽酸和 硝酸銀 反應(yīng),反應(yīng)方程式如下: 這個反應(yīng)常用于鑒別溶液中的銀離子或氯離子,還可用來回收 銀 。
和金屬反應(yīng) 鹽酸可以和Mg、Ca、Al等金屬反應(yīng),生成鹽和氫氣,反應(yīng)方程式如下:
和硼化物、氮化物、碳化物反應(yīng)
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。總反應(yīng)方程式如下:
與有機物反應(yīng) 一般情況下,胺類化合物在水中溶解度很小,這時候可以使用稀鹽酸將胺類化合物處理為銨鹽從而增大他們的溶解度,反應(yīng)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(jù)以上反應(yīng)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(yīng),還可催化 羥醛 縮合等有機反應(yīng)。
物理性質(zhì) 鹽酸的物理性質(zhì),例如沸點和熔點、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?jǐn)?shù)
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
(℃)
熔點
(℃)
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個大氣壓(101.325 kPa),蒸氣壓指溶液的總蒸氣壓。
圖二中的曲線代表不同HCl含量的鹽酸的 冰點 ,鹽酸結(jié)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?jǐn)?shù)/%
20.314
20.290
20.266
20.242
20.218
應(yīng)用領(lǐng)域
實驗室應(yīng)用 調(diào)節(jié)pH:鹽酸能夠中和堿液、調(diào)節(jié)溶液的pH值,具體應(yīng)用:處理某些實驗室廢液時,可以使用鹽酸調(diào)節(jié)pH使其達到排放標(biāo)準(zhǔn) ;某些合成反應(yīng)需要在一定的pH值下進行,可以使用鹽酸進行調(diào)節(jié),等等。
焰色反應(yīng) :焰色反應(yīng)可以鑒別金屬離子,鹽酸在焰色反應(yīng)中可用來清洗鉑棒避免其他離子對結(jié)果產(chǎn)生干擾。
酸堿滴定 :鹽酸可用于配置酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。
稀有金屬的濕法冶金 鹽酸的反應(yīng)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(yīng)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?qū)㈡u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(yīng),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,在印染過程中,可以通過鹽酸,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,可以方便接下來軋制鋼材或給鋼材鍍鋅等操作。酸洗鋼材工業(yè)促進了類似噴霧焙燒爐、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?qū)崿F(xiàn)酸循環(huán),節(jié)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 、 賴氨酸 等食品添加劑。
陽離子交換樹脂再生 使用鹽酸浸泡失效的陽離子交換樹脂,能夠使失效的陽樹脂再生。
藥品生產(chǎn) 鹽酸具有兩大優(yōu)點:一是鹽酸中的氯離子沒有毒性,二是制備鹽酸很簡單,適合大規(guī)模生產(chǎn)并且價格便宜。藥學(xué)中,鹽酸經(jīng)常被應(yīng)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(nèi)酯化合物鹽酸鹽、抗流感藥物鹽酸阿比朵爾、醫(yī)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(xiàn)白色沉淀,繼續(xù)加稀硝酸,沉淀不會消失,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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定試樣,到達滴定終點的表現(xiàn)是溶液由紅色變橙色,記錄滴定使用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)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(zāi)時,高溫會導(dǎo)致鹽酸產(chǎn)生刺激、有毒氣體且易導(dǎo)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)或大量水進行滅火。
泄漏相關(guān) 鹽酸泄漏后,人員應(yīng)迅速撤離并隔離污染泄漏區(qū)。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用的容器收容,并將鹽酸運送到專業(yè)的處理廠處理。
健康相關(guān) GHS危險性類別:
項目
類別
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被灼燒,長期接觸可能會導(dǎo)致皮炎。
呼吸道吸入鹽酸會產(chǎn)生刺激,可能會導(dǎo)致炎癥和肺水腫。
口腔攝入鹽酸會導(dǎo)致黏膜、食道和胃腐蝕,長期接觸可能會腐蝕牙齒,以及引發(fā)消化系統(tǒng)疾病。
急救措施 鹽酸接觸眼睛,應(yīng)立即使用清水清洗眼睛15鐘,并且盡快就醫(yī)。
鹽酸接觸皮膚,應(yīng)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)并及時就醫(yī)。
呼吸道接觸鹽酸,立即轉(zhuǎn)移至空氣新鮮處,保持呼吸暢通并盡快就醫(yī)。
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,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,使用槽車及儲罐進行包裝時應(yīng)襯膠并加密 封蓋。
環(huán)境相關(guān) 濃鹽酸揮發(fā)性強,揮發(fā)在空氣中會形成白霧,嚴(yán)重污染空氣。
泄漏到土地上的鹽酸會導(dǎo)致 土壤酸化 ,使農(nóng)作物絕產(chǎn),嚴(yán)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(jù)其特點,選擇 合適的方式對鹽酸進行回收利用或達到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放,常見的處理方式有蒸發(fā)結(jié)晶、硫酸置換、焙燒、制備 四氧化三鐵 等。