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鹽酸
來源:互聯網

鹽酸(英文名:Hydrochloric Acid)即氯化氫的水溶液,為一元無機化合物強酸,是一種混合物。純鹽酸為無色透明液體,工業品因含三氯化鐵、單質氯等雜質呈微黃色,對金屬、動植物纖維及人體肌膚均有較強腐蝕性,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生反應。濃鹽酸有強揮發性,在空氣中揮發會形成白霧。鹽酸是重要的實驗室試劑和工業化學品,能夠用于調節漂染工業、金屬加工、食品加工、藥品生產等領域。鹽酸被納入中華人民共和國第445號國務院令《易制毒化學品管理條例》(2005年版)中,是一種易制毒化學品。

發現歷史

15世紀,德國的煉金術士瓦倫丁(Valentin)把食鹽與二價鐵(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,目前人們仍然會通過此方式制取少量氯化氫氣體。

1790年,英國化學家戴維(Davy)證明和氯元素組成了氯化氫。在電解食鹽水時,他發現自己得到的產物除了氫氧化鈉溶液,還有氫氣。在同一年,法國化學家尼古拉斯·勒布朗(Leblanc)探索出了生產碳酸鈉的工藝。該方法的第一步需要將氯化鈉與硫酸加熱制備硫酸鈉,此過程產生的副產物氯化氫氣體會被直接排放到空氣中。

1836年,英國的化學品制造商威廉·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境的破壞。同年英國頒布了世界上首個針對環境保護的堿工業法規,限令各工廠必須回收生產中產生的副產物氯化氫氣體,工業上開始大規模產出鹽酸。那些過量的不能用于制備鹽酸的氯化氫氣體被氧化生成,作為生產漂白粉的原料。

20世紀初,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。且隨著人們對環境保護的日益重視,專門生產氯化氫的工藝已被逐步淘汰,人們開始從氯化過程(如乙烯生產氯乙烯)及焚燒含氯廢物產生的氣體中回收氯化氫氣體以制取鹽酸。

化學性質

和酸堿指示劑反應

鹽酸是無機化合物強酸,在紫色或藍色石蕊試紙上滴鹽酸,試紙會變成紅色,在無色phenolphthalein溶液中滴入鹽酸,酚酞溶液不會變色,人們可以應用此性質鑒別酸和其他溶液。

和堿發生中和反應

鹽酸能和氫氧化鈉、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,反應方程式如下:

在工業中可以應用這個性質來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物都有

鹽酸和硝酸反應能生成和氮或氮的化合物。

和過氧化物反應

鹽酸能夠和過氧化物(如Na?O?、PbO?)反應生成氯化物,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

鹽酸能與鈉鹽反應生成氯化鈉:

鹽酸能夠與某些鹽發生復分解反應,生成新的鹽和酸。例如,鹽酸和硝酸銀反應,反應方程式如下:

這個反應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

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合。如氯化鉛與鹽酸絡合:

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。總反應方程式如下:

與有機物反應

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、炔等發生加成反應,還可催化羥醛縮合等有機反應。

物理性質

鹽酸的物理性質,例如沸點熔點、密度和pH值,取決于水溶液中HCl的濃度或摩爾濃度。

圖二中的曲線代表不同HCl含量的鹽酸的冰點,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。

鹽酸的恒沸點為108.5 ℃,下表是不同壓力下的鹽酸的恒沸組成。

應用領域

實驗室應用

調節pH:鹽酸能夠中和堿液、調節溶液的pH值,具體應用:處理某些實驗室廢液時,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值下進行,可以使用鹽酸進行調節,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清洗鉑棒避免其他離子對結果產生干擾。

酸堿滴定:鹽酸可用于配置酸標準溶液。

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、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分離。

有機合成

例如,氯化氫乙炔能在180 ℃-200 ℃、汞鹽(如HgCl?)催化的條件下發生加成反應,生成氯乙烯

而氯乙烯能夠在催化劑的作用下聚合生成聚氯乙稀。

漂染工業

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展,這些工藝能夠實現酸循環,節約能源資源。

食品工業

鹽酸可用于生產食品以及食品添加劑。如鹽酸可用于生產蛋白纖維、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水解,以及生產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

鹽酸具有兩大優點:一是鹽酸中的氯離子沒有毒性,二是制備鹽酸很簡單,適合大規模生產并且價格便宜。藥學中,鹽酸經常被應用于藥物成鹽,可以極大地改變藥物的物理化學性質。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

發生火災時,高溫會導致鹽酸產生刺激、有毒氣體且易導致存儲鹽酸的容器發生爆炸。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,使用碳酸氫鈉氧化鈣等堿性物質或大量水進行滅火。

泄漏相關

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,可以用沙土或干生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的處理廠處理。

健康相關

GHS危險性類別:

皮膚直接接觸鹽酸會被灼燒,長期接觸可能會導致皮炎

眼睛接觸鹽酸可能會導致視力下降或失明

呼吸道吸入鹽酸會產生刺激,可能會導致炎癥和肺水腫

口腔攝入鹽酸會導致黏膜、食道和胃腐蝕,長期接觸可能會腐蝕牙齒,以及引發消化系統疾病。

急救措施

鹽酸接觸眼睛時,應翻開眼瞼,用清水或生理鹽水持續沖洗15分鐘以上,并立即就醫。

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并及時就醫。

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

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襯膠并加密封蓋。

環境相關

濃鹽酸揮發性強,揮發在空氣中會形成白霧,嚴重污染空氣。

泄漏到土地上的鹽酸會導致土壤酸化,使農作物絕產,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。

工業廢鹽酸的處理

參照GB/T 32125-2021,工業廢鹽酸需要根據其特點,選擇合適的方式對鹽酸進行回收利用或達到排放標準后排放,常見的處理方式有蒸發結晶、硫酸置換、焙燒、制備四氧化三鐵等。

參考資料 >

..2022-12-08

中華人民共和國國務院.易制毒化學品管理條例.gov.2022-12-08

..2022-12-08

..2022-12-08

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