鹽酸
鹽酸
鹽酸
鹽酸 鹽酸(hydrochloric acid)是氯化氫 (HCl)的水溶液,屬於一元 無機 強酸 ,工業用途廣泛。
鹽酸的性狀為無色透明的液體,有強烈的刺鼻氣味,具有較高的腐蝕性 。
濃鹽酸(質量分數約為37%)具有極強的揮發性,因此盛有濃鹽酸的容器打開後氯化氫氣體會揮發,與空氣中的水蒸氣結合產生鹽酸小液滴,使瓶口上方出現酸霧 。
鹽酸是胃酸的主要成分 ,它能夠促進食物消化、抵禦微生物感染。
16世紀,利巴菲烏斯正式記載了純淨鹽酸的製備方法:將濃硫酸與食鹽混合加熱。
之後格勞勃、 普利斯特里 、 戴維等化學家也在他們的研究中使用了鹽酸 。
工業革命期間,鹽酸開始大量生產。
化學工業中,鹽酸有許多重要應用,對產品的質量起決定性作用。
鹽酸可用於酸洗鋼材 ,也是大規模製備許多無機、有機化合物所需的化學試劑 ,例如PVC塑料的前體 氯乙烯 。
鹽酸還有許多小規模的用途,比如用於家務清潔、生產明膠及其他食品添加劑 、 除水垢試劑 、 皮革加工。
全球每年生產約兩千萬噸的鹽酸。
2017年10月27日,世界衛生組織國際癌症研究機構公佈的致癌物清單初步整理參考,鹽酸在三類致癌物清單中,即對人體致癌性的證據不充分。
中文名鹽酸英文名hydrochloric acid
別 稱氫氯酸化學式HCl
分子量36.5CAS
登錄號7647-01-0EINECS
登錄號231-595-7
熔 點-27.32℃(247K,38%溶液)
沸 點110℃(383K,20.2%溶液);48℃(321K,38%溶液)
水溶性混溶密 度1.18g/cm³
外 觀無色至淡黃色清澈液體
閃 點不可燃應 用提取精鹽等
危險性符號腐蝕品
危險性描述有腐蝕性危險品運輸編號1789
屬 於一元 無機強酸ATC代碼A09AB03、B05XA13酸度係數-8.0黏 度1.9 mPa·s(25℃,31.5%溶液)
警示術語R:R34, R37
安全術語S:S1/2, S26 , S45
歐盟編號017-002-01-X主要危害腐蝕性
物理性質
鹽酸是無色液體(工業用鹽酸會因有雜質三價鐵鹽而略顯黃色),為氯化氫的水溶液,具有刺激性氣味,一般實驗室使用的鹽酸為0.1mol/L,pH=1。
由於濃鹽酸具有揮發性,揮發出的氯化氫氣體與空氣中的水蒸氣作用形成鹽酸小液滴,所以會看到白霧 。
鹽酸與水、乙醇任意混溶,濃鹽酸稀釋有熱量放出,氯化氫能溶於苯 。
化學性質
酸性 鹽酸溶於鹼液時與鹼液發生中和反應。
鹽酸是一種一元強酸 ,這意味著它只能電離出一個 。
在水溶液中氯化氫分子完全電離, 與一個水分子絡合,成為H 3 O + ,使得水溶液顯酸性:
可以看出,電離後生成的陰離子是Cl - ,所以鹽酸可以用於製備氯化物 ,例如氯化鈉 。
鹽酸可以與氫氧化鈉酸鹼中和,產生食鹽: 稀鹽酸能夠溶解許多金屬( 金屬活動性排在氫之前的),生成金屬氯化物與氫氣 : 銅、 銀 、 金等活動性在氫之後的金屬不能與稀鹽酸反應,但銅在有空氣存在時,可以緩慢溶解 ,例如: 高中化學把鹽酸和硫酸 、 硝酸 、 氫溴酸 、 氫碘酸 、 高氯酸合稱為六大無機強酸。
一元酸只有一個酸離解常數,符號為K a 。
它能夠度量水溶液中酸的強度。 於鹽酸等強酸而言, K a很大,只能通過理論計算來求得。
向鹽酸溶液中加入氯化物(比如NaCl)時pH基本不變,這是因為Cl -是鹽酸的共軛鹼 ,強度極弱。
所以在計算時,若不考慮極稀的溶液,可以假設氫離子的物質的量濃度與原氯化氫濃度相同。
如此做即使精確到四位有效數字都不會有誤差。
還原性 鹽酸具有還原性 ,可以和一些強氧化劑反應,放出氯氣: 二氧化錳 : 二氧化鉛 : 一些有氧化性的鹼和鹽酸可以發生氧化還原反應 ,而不是簡單的中和反應 : 配位性 部分金屬化合物溶於鹽酸後,金屬離子會與氯離子絡合 。
例如難溶於冷水的二氯化鉛可溶於鹽酸: 銅在無空氣時難溶於稀鹽酸,但其能溶於熱濃鹽酸中,放出氫氣:有機化學 酸性環境下可對醇類進行親核取代生成鹵代烴: 氯化氫也可以加成烯雙鍵得到氯代烴,例如: 胺類化合物通常在水中溶解度不大。
欲增大其溶解度,可以用稀鹽酸處理為銨鹽 : 胺的鹽酸鹽屬於離子化合物 ,根據相似相溶原理 ,在水中的溶解度較大。
銨鹽遇到強鹼即可變回為胺: 利用這樣的性質,可以將胺與其他有機化合物分離 。
此外,胺的鹽酸鹽的熔點或分解點可以用來測定胺的種類。
鋅粒與氯化汞在稀鹽酸中反應可以製得鋅汞齊 ,後者與濃鹽酸、 醛或酮一起回流可將醛酮的羰基還原為亞甲基 ,是為克萊門森還原反應 : 但應注意,此法只適用於對酸穩定的化合物,如果有α、β-碳碳雙鍵等也會被還原: 無水氯化鋅溶於高濃度鹽酸可以製得盧卡斯試劑 ,用來鑑別六碳及以下的醇是伯醇 、 仲醇還是叔醇 。
將盧卡斯試劑與叔醇立即渾濁,與仲醇2-5分鐘渾濁,伯醇加熱渾濁。
生活用途
生物用途
人類和其他動物的胃壁上有一種特殊的腺體 ,能把吃下去的食鹽變成鹽酸。
鹽酸是胃液的一種成分(濃度約為0.5%),它能使胃液保持激活胃蛋白酶所需要的最適合的pH值,它還能使食鹽中的蛋白質變性而易於水解 ,以及殺死隨食物進入胃裡的細菌的作用。
此外,鹽酸進入小腸後,可促進胰液、腸液的分泌以及膽汁的分泌和排放,酸性環境還有助於小腸內鐵和鈣的吸收。
日常用途
利用鹽酸可以與難溶性鹼反應的性質,制取潔廁靈 、 除鏽劑等日用品。
工業用途
鹽酸是一種無機強酸,在工業加工中有著廣泛的應用,例如金屬的精煉。 鹽酸往往能夠決定產品的質量。
分析化學
在分析化學中,用酸來測定鹼的濃度時,一般都用鹽酸來滴定 。
用強酸滴定可使終點更明顯,從而得到的結果更精確。
在1 標準大氣壓下,20.2%的鹽酸可組成恆沸溶液,常用作一定氣壓下定量分析中的基準物 。
其恆沸時的濃度會隨著氣壓的改變而改變。
鹽酸常用於溶解固體樣品以便進一步分析,包括溶解部分金屬與碳酸鈣或氧化銅等生成易溶的物質來方便分析。
酸洗鋼材
鹽酸一個最重要的用途是酸洗鋼材。
在後續處理鐵或鋼材( 擠壓 、 軋製 、 鍍鋅等)之前,可用鹽酸反應掉表面的銹或鐵氧化物 。
通常使用濃度為18%的鹽酸溶液作為酸洗劑來清洗碳鋼 : 剩餘的廢酸常再用作氯化亞鐵溶液,但其中重金屬含量較高,故這種做法已經逐漸變少。
酸洗鋼材工業發展了鹽酸再生工藝,如噴霧焙燒爐或流化床鹽酸再生工藝等。
這些工藝能讓氯化氫氣體從酸洗液中再生。
其中最常見的是高溫水解工藝,其反應方程式如下: 將製得的氯化氫氣體溶於水即又得到鹽酸。
通過對廢酸的回收,人們建立了一個封閉的酸循環。
副產品氧化鐵在各種工業加工流程中也有較多應用。
製備有機化合物 鹽酸的另一大主要用途是製備有機化合物 ,例如合成PVC塑料的原料氯乙烯 、 二氯乙烷 、 聚碳酸酯的前體雙酚A 、催化膠黏劑聚乙烯醇縮甲醛 、 抗壞血酸等。
企業合成PVC時通常不用市售的,而使用內部製備的鹽酸。
鹽酸在製藥方面也有很大的用途。
如製備氯乙烯的反應: 製備無機化合物 鹽酸可以發生酸鹼反應,故能製備許多無機化合物 ,例如處理水所需的化學品氯化鐵與聚合氯化鋁 (簡稱聚鋁,PAC): (用赤鐵礦製備氯化鐵) 氯化鐵與聚鋁在污水處理 、 紙 、 飲用水等的生產中起絮凝劑和混凝劑的作用。
用鹽酸還可以製備其他的無機物,包括道路用鹽氯化鈣 、 電鍍用鹽氯化鎳 、鍍鋅工業和電池製造業用鹽氯化鋅等。
另外,常通過氯化鋅活化法從木炭製備活性炭 。
(用石灰石製備氯化鈣) 控制pH及中和鹼液 鹽酸可以用來調節溶液的pH值: 在工業中對純度的要求極高時(如用於食品、製藥及飲用水等),常用高純的鹽酸來調節水流的pH;要求相對不高時,工業純的鹽酸已足以中和廢水,或處理游泳池中的水。
用於焰色反應
用於檢驗金屬或它們的化合物時常使用焰色反應,用於檢驗的鉑絲需用稀鹽酸洗淨以除去雜質元素的影響。
檢驗物質前,應將鉑絲用鹽酸清洗,再放到火焰上灼燒,直到火焰呈原來顏色方可實驗。
陽離子交換樹脂的再生
高質量的鹽酸常用於陽離子交換樹脂的再生。
陽離子交換廣泛用於礦泉水生產中,除去溶液中含有的 、 等離子 ,而鹽酸可以沖掉反應後樹脂中的這些離子。
一個 替換一個 , 則需要兩個 。
離子交換樹脂和軟化水在幾乎所有的化學工業中都有應用,尤其是飲用水生產和食品工業。
其他應用
鹽酸還有許多小規模的用途,比如皮革加工、食鹽生產,以及用於建築業 。
石油工業也常用鹽酸:將鹽酸注入油井中以溶解岩石,形成一個巨大的空洞。
此法在北海油田的石油開採工業中經常用到。
鹽酸可以溶解碳酸鈣,其應用包括除水垢或砌磚使用的石灰砂漿 ,但鹽酸較為危險,使用時需謹慎。
它與石灰砂漿中的碳酸鈣反應生成氯化鈣 、 二氧化碳和水:
在明膠 、食品、食品原料和食品添加劑的生產中常用到鹽酸。
典型例子有阿斯巴甜 、 果糖 、 檸檬酸 、 賴氨酸 、酸水解植物蛋白等。
這些工藝都使用食品級(非常純)的鹽酸。