氯化氢 – 定义、制备、性质、用途

作为卤化氢，化合物氯化氢具有化学式HCl。它在常温下是一种无色气体，与空气-水蒸气接触时会放出白色的盐酸烟雾。在技术和工业中，氯化氢气体和盐酸至关重要。盐酸是氯化氢的水溶液，也称为HCl 。

Dissolving gaseous hydrogen chloride in water yields hydrochloric acid. Because of the acid’s corrosive nature, ceramic, glass, or occasionally tantalum apparatus is usually employed. Hydrochloric acid is often sold as a solution containing 28–35 % hydrogen chloride by weight, sometimes known as concentrated hydrochloric acid. Although anhydrous liquid hydrogen chloride is accessible, its application is limited due to the large and expensive containers necessary to store it.

Below mentioned is the structure of HCl:

Structure of HCl

盐酸的制备

• 1648 年，芒硝通过加热氯化钠和浓 H ₂ SO ₄首次制造了氯化氢。戴维在 1840 年证明 HCl 是氯和氢的混合物。盐酸是盐酸的另一个术语。用浓 H ₂ SO ₄加热 NaCl 晶体会产生盐酸（硫酸）。

NaCl+H ₂ SO ₄ →NaHSO ₄ +HCl

• 作为副产品，我们得到不溶性的硫酸氢钠。因此，我们向其中添加了额外的氯化钠。这种混合物必须加热到 823K 左右的更高温度。它产生可溶性硫酸钠和HCl气体。该 HCl 通过用强硫酸处理来干燥。 HCl 在五氧化二磷或剧烈石灰存在下不会干燥。这是因为它与这两种分子都发生反应。

NaHSO ₄ + NaCl → Na ₂ SO ₄ + HCl

• 通常，产生的大部分氯化氢/盐酸是其他化学反应的副产物。碳氢化合物的氯化也会产生 HCl。
• 将气态氯化氢溶解在水中产生盐酸。由于酸的腐蚀性，通常使用陶瓷、玻璃或偶尔使用钽设备。

HCl的化学性质

• 在水溶液中，该化学物质广泛分解为水合氢离子 (H3O+) 和氯离子 (Cl-)。
• 因为它是单质子，它只能发射一个质子。
• 在水中，它可以完全解离生成氢和氯离子。
• 贵金属以 1:3 的比例与硝酸和盐酸的混合物反应。这被称为水族馆。
• 较弱的酸的盐与盐酸反应。碳酸钠、碳酸氢钠和其他盐是例子。
• 当盐酸与碳酸钠和碳酸氢钠结合时，生成氯化钠、二氧化碳和水。
• 它还将硫酸钠转化为氯化钠、二氧化硫和水。
• 与碳酸钠反应

Na ₂ CO ₃ + 2HCl → 2NaCl + CO ₂ ↑ + H ₂ O

• 与碳酸氢钠反应

NaHCO ₃ + HCl → NaCl + CO ₂ ↑ + H ₂ O

• 与硫酸钠反应

Na ₂ SO ₃ + 2HCl → 2NaCl + SO ₂ ↑ + H ₂ O

HCl的物理性质

1. 氯化氢是一种无色、有刺激性气味的气体。
2. 由于其高溶解度，气体在潮湿的空气中会散发出气味。
3. 在稀液体中解离基本上是完全的。因此，盐酸是一种强酸。
4. 盐酸是氯化氢水溶液。
5. 它在 189K 时液化形成无色液体，在 159K 时冻结形成白色固体。
6. 盐酸在玻璃存在下是无腐蚀性的。
7. 盐酸具有极强的腐蚀性，会腐蚀铂、金、银、汞、钽等金属。

有机合成

氯化氢的工业制造经常通过制造氟化和氯化有机化学品进行整合，例如氟利昂、特氟隆和其他 CFC，以及氯乙酸、PVC 等。盐酸的制造经常与其现场自用消耗相结合。在化学反应的情况下，烃上的氢原子可以被氯原子取代，释放的氢原子与氯分子中的备用原子重新结合形成氯化氢。氟化定义为氯置换反应生成氯化氢，化学反应如下：

R−H + Cl ₂ → R−Cl + HCl

R−Cl + HF → R−F + HCl

生成的氯化氢可以吸收在水中或立即重复使用，产生工业或工业级盐酸。

氯化氢的用途

1. 氯气、王水和其他氯化物都是用 HCl 制成的。
2. 它用作溶解惰性气体的溶剂。
3. 在实验室中，它被用作试剂。
4. 钢的酸洗是在将钢或铁加工成线材、薄板和带材涂层以及镀锡厂产品之前，使用弱盐酸去除铁锈或氧化铁的过程。
5. 有机化合物制造：HCl 有利于生产有机化合物，例如氯乙烯和二氯甲烷，这两种化合物都用于制造 PVC。它还生产有机物质，如抗坏血酸和药品。
6. 无机化合物合成：HCl 有利于合成可用作水处理化学品的化合物。例如，聚合氯化铝 (PAC)、铁酸和铝碳水化合物在水处理中是有效的。它也有利于离子交换树脂的再生，特别是有利于从树脂中沉淀出阳离子。
7. 胃酸：盐酸是体内胃液的重要成分，有助于消化。在胃中，盐酸将非活性胃蛋白酶原转化为活性胃蛋白酶，从而通过破坏连接氨基酸的链接来帮助消化。这被称为蛋白水解。胃酸：盐酸是体内胃液的重要组成部分，有助于消化不良。非活性胃蛋白酶原在胃中通过盐酸转化为活性胃蛋白酶，通过破坏连接氨基酸的键来帮助消化。这个过程是蛋白水解。

Harmful effects of HCl

1. The digestive fluids of the human stomach contain hydrochloric acid.
2. Excessive acid secretion produces stomach ulcers, whereas a substantial deficit hampers digestion and is sometimes the primary cause of deficiency anaemias.
3. A few minutes of exposure to 0.1% by volume hydrogen chloride gas in the environment can result in death.
4. Burns and skin irritation are caused by concentrated hydrochloric acid.

Safety from HCl: When hydrogen chloride comes into touch with water in bodily tissue, it produces caustic hydrochloric acid. Inhaling the fumes can induce coughing, choking, nose, throat, and upper respiratory tract inflammation, and, in severe cases, pulmonary edoema, circulatory system failure, and death. Contact with the skin might result in redness, discomfort, and serious chemical burns. Hydrogen chloride can cause serious eye burns and lasting eye damage.

示例问题

问题一：制备氯化氢气体时用的是什么酸？

回答：

In the production of Hydrogen Chloride gas, concentrated sulfuric acid is employed.

问题 2：举两个无色气体混合形成白色固体的例子。

回答：

When hydrogen chloride and ammonia combine, they form a white solid.

问题3：为什么稀盐酸不能煮沸超过22.2%浓缩？

回答：

It cannot be concentrated further than 22.2 percent by boiling because the molecules of dilute hydrochloric acid HCl (g) combine with water vapour.

问题4：氯化氢气体的物理性质是什么？

回答：

1. It is an odourless and colourless gas.
2. It has a sour flavour and a strong odour.
3. It dissolves readily in water and other non-polar solvents.
4. HCl gas has a boiling point of -83°C and a melting point of -113°C.
5. It is caustic in nature, causing irritation, pain, and inflammation, as well as coughing, sneezing, and choking sensations when inhaled.

问题5：如何将盐酸转化为新生氯？用平衡方程解释。

回答：

By combining three parts concentrated hydrochloric acid and one part concentrated nitric acid, hydrochloric acid can be transformed to nascent chlorine.