鹽酸 鹽酸(英文名:Hydrochloric Acid)即氯化氫的水溶液,為一元無機(jī)強(qiáng)酸,是一種混合物。濃鹽酸為無色液體,有強(qiáng)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(qiáng)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(yàn)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(guó)第445號(hào)國(guó)務(wù)院令《 易制毒化學(xué)品管理?xiàng)l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(diǎn)
-25.39 ℃(質(zhì)量分?jǐn)?shù)39.17%)
沸點(diǎn)
108.3 ℃(質(zhì)量分?jǐn)?shù)20.22%)
危險(xiǎn)性
NFPA 7 04
健康危害等級(jí):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(jí):0(不會(huì)燃燒)
穩(wěn)定性等級(jí):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(guó)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(guó)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(shí)驗(yàn)室制取鹽酸的方法,目前人們?nèi)匀粫?huì)通過此方式制取少量氯化氫氣體。 1790年,英國(guó) 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(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(guó)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(huì)被直接排放到空氣中。 1836年,英國(guó)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(duì)環(huán)境的破壞。同年英國(guó)頒布了世界上首個(gè)針對(duì)環(huán)境保護(hù)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(jìn)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(duì)環(huán)境保護(hù)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(jī)強(qiáng)酸,在紫色或藍(lán)色石蕊試紙上滴鹽酸,試紙會(huì)變成紅色,在無色 酚酞 溶液中滴入鹽酸,酚酞溶液不會(huì)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(gè)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(gè)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(dá)到溶解黃金的效果??偡磻?yīng)方程式如下:
與有機(jī)物反應(yīng) 一般情況下,胺類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(qiáng)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(jī)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(jī)反應(yīng)。
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?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(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。
圖二中的曲線代表不同HCl含量的鹽酸的 冰點(diǎn) ,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(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?jǐn)?shù)/%
20.314
20.290
20.266
20.242
20.218
應(yīng)用領(lǐng)域
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室廢液時(shí),可以使用鹽酸調(diào)節(jié)pH使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn) ;某些合成反應(yīng)需要在一定的pH值下進(jìn)行,可以使用鹽酸進(jìn)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(duì)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(qiáng),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(jī)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(jìn)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(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(diǎn):一是鹽酸中的氯離子沒有毒性,二是制備鹽酸很簡(jiǎn)單,適合大規(guī)模生產(chǎn)并且價(jià)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(cè)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(huì)消失,證明有Cl?。 鹽酸含量檢測(cè):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(dá)滴定終點(diǎn)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(xiàng)
消防相關(guān) 發(fā)生火災(zāi)時(shí),高溫會(huì)導(dǎo)致鹽酸產(chǎn)生刺激、有毒氣體且易導(dǎo)致存儲(chǔ)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(hù)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(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(yùn)送到專業(yè)的處理廠處理。
健康相關(guān) GHS危險(xiǎn)性類別:
項(xiàng)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(huì)被灼燒,長(zhǎng)期接觸可能會(huì)導(dǎo)致皮炎。
眼睛接觸鹽酸可能會(huì)導(dǎo)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(dǎo)致炎癥和肺水腫。
口腔攝入鹽酸會(huì)導(dǎo)致黏膜、食道和胃腐蝕,長(zhǎng)期接觸可能會(huì)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(shí)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(yùn)輸相關(guān) 高純鹽酸腐蝕性極強(qiáng),禁止和有毒、有害物品混運(yùn)或混儲(chǔ),接觸的人員必須穿戴好防護(hù)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,使用槽車及儲(chǔ)罐進(jìn)行包裝時(shí)應(yīng)襯膠并加密 封蓋。
環(huán)境相關(guān) 濃鹽酸揮發(fā)性強(qiáng),揮發(fā)在空氣中會(huì)形成白霧,嚴(yán)重污染空氣。
泄漏到土地上的鹽酸會(huì)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(duì)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(diǎn),選擇 合適的方式對(duì)鹽酸進(jìn)行回收利用或達(dá)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。