盐酸

一元无机强酸

盐酸(英文名:Hydrochloric Acid)即 氯化氢 的 水溶液 ,为一元 无机化合物 强酸 ,是一种 混合物 。纯盐酸为无色透明液体,工业品因含 三氯化铁 、单质氯等杂质呈微黄色,对金属、动植物纤维及人体肌肤均有较强腐蚀性,有强烈的刺激性气味。 盐酸能与水和 乙醇 以任意比例 混溶 ,具有酸性、 氧化性 和 还原性 ,能够与 酸碱指示剂 、碱、金属、金属 氧化物 以及盐类等发生反应。浓盐酸有强 挥发性 ,在空气中挥发会形成白雾。盐酸是重要的实验室试剂和工业化学品,能够用于调节漂染工业、 金属加工 、 食品加工 、药品生产等领域。盐酸被纳入中华人民共和国第445号 国务院 令《 易制毒化学品管理条例 》(2005年版)中,是一种易制毒化学品。

发现历史

15世纪, 德国 的炼金术士瓦伦丁(Valentin)把食盐与 二价铁 (即 七水硫酸亚铁 ,FeSO₄·7H₂O)一起加热,得到了“氢氯酸”( spirit of salt)。

17世纪,德国药剂师格劳勃(Glauber)通过加热 氯化钠 和 硫酸 制取 硫酸钠 ,并用水吸收逸出的刺激性气体得到盐酸。这是最古老的实验室制取盐酸的方法,目前人们仍然会通过此方式制取少量 氯化氢 气体。

1790年, 英国 化学家戴维(Davy)证明 氢 和 氯元素 组成了 氯化氢 。在 电解食盐水 时,他发现自己得到的产物除了 氢氧化钠 溶液,还有 氢气 和 氯 。 在同一年, 法国 化学家 尼古拉斯·勒布朗 (Leblanc)探索出了生产 碳酸钠 的工艺。该方法的第一步需要将氯化钠与 硫酸 加热制备 硫酸钠 ,此过程产生的副产物氯化氢气体会被直接排放到空气中。

1836年,英国的化学品制造商威廉·戈萨奇(William Gossage,1799-1877)采用填充 焦炭 的 洗涤塔 回收 氯化氢 ,此举是为了减少氯化氢气体对环境的破坏。同年 英国 颁布了世界上首个针对环境保护的碱工业法规,限令各工厂必须回收生产中产生的副产物 氯化氢 气体,工业上开始大规模产出盐酸。那些过量的不能用于制备盐酸的 氯化氢 气体被氧化生成 氯 ,作为生产 漂白粉 的原料。

20世纪初,氯化氢合成工艺有了极大的进步,人们通过氯碱 电解 工艺可以制备高纯度的氯化氢气体。且随着人们对环境保护的日益重视,专门生产 氯化氢 的工艺已被逐步淘汰,人们开始从氯化过程(如 乙烯 生产 氯乙烯 )及焚烧含氯废物产生的气体中回收 氯化氢 气体以制取盐酸。

化学性质

和酸碱指示剂反应

盐酸是 无机化合物 强酸 ,在紫色或蓝色 石蕊试纸 上滴盐酸,试纸会变成红色,在无色 phenolphthalein 溶液中滴入盐酸,酚酞溶液不会变色,人们可以应用此性质鉴别酸和其他溶液。

和碱发生中和反应

盐酸能和 氢氧化钠 、Mg(OH)₂、Al(OH)₃等碱反应:

和氧化物反应

盐酸能够和Na₂O、 MgO 、 Al₂O₃ 、Pb₃O₄等氧化物反应,生成 氯化物 或 氯 ,反应方程式如下:

在工业中可以应用这个性质来除去金属表面的氧化层。

和氧化性酸反应

盐酸和 氧化性酸 反应的产物都有 氯 。

盐酸和 硝酸 反应能生成 氯 和 氮 或氮的化合物。

和过氧化物反应

盐酸能够和 过氧化物 (如Na₂ O₂ 、 PbO ₂)反应生成 氯化物 或 氯 ,反应方程式如下:

和盐反应

盐酸能和所有的 碳酸盐 反应生成氯化物并放出 二氧化碳 :

盐酸能与 钠盐 反应生成 氯化钠 :

盐酸能够与某些盐发生 复分解反应 ,生成新的盐和酸。例如,盐酸和 硝酸银 反应,反应方程式如下:

这个反应常用于鉴别溶液中的银离子或氯离子,还可用来回收 银 。

和金属反应

盐酸可以和Mg、Ca、Al等金属反应,生成盐和 氢气 ,反应方程式如下:

和硼化物、氮化物、碳化物反应

生成配合物

盐酸中的氯离子能与某些金属化合物中的金属离子络合。如 氯化铅 与盐酸络合:

将浓盐酸和 浓 硝酸 按3:1的体积比混合可得到 王水 ,王水可以先通过硝酸的氧化性形成金离子,再和氯离子形成 配合物 ,达到溶解 黄金 的效果。总反应方程式如下:

与有机物反应

一般情况下,胺类化合物在水中 溶解度 很小,这时候可以使用 稀盐酸 将胺类化合物处理为 铵盐 从而增大他们的溶解度,反应通式如下:

胺的 盐酸盐 是 离子化合物 ,易溶于水,遇 强碱 即可变回为 胺 :

根据以上反应可以把胺和其他的 有机物 分离。

盐酸能够与烯、 炔 等发生 加成反应 ,还可 催化 羟醛 缩合等 有机反应 。

物理性质

盐酸的 物理性质 ,例如 沸点 和 熔点 、密度和pH值,取决于 水溶液 中HCl的浓度或 摩尔 浓度。

图二中的曲线代表不同HCl含量的盐酸的 冰点 ,盐酸结冰能得到四种 晶体 ,分别为:HCl· H₂O 、HCl·2H₂O、HCl·3H₂O和HCl·6H₂O。

盐酸的 恒沸 点为108.5 ℃,下表是不同压力下的盐酸的恒沸组成。

应用领域

实验室应用

调节pH:盐酸能够中和 碱液 、调节溶液的pH值,具体应用:处理某些实验室废液时,可以使用盐酸调节pH使其达到排放标准 ;某些合成反应需要在一定的pH值下进行,可以使用盐酸进行调节,等等。

焰色反应 :焰色反应可以鉴别金属离子,盐酸在焰色反应中可用来清洗铂棒避免其他离子对结果产生干扰。

酸碱滴定 :盐酸可用于配置酸 标准溶液 。

稀有金属的湿法冶金

盐酸的反应能力强,因而可以浸出多种金属、金属氧化物以及部分 硫化物 ,在湿法冶金中可用于浸出 镍 、 钴 渣等。 以 冶炼 金属钨 为例,将白 钨矿 和 碳酸钠 反应后得到的主要产物 钨酸钠 溶于水后,加盐酸酸化可以得到 钨酸 沉淀,能够将钨元素与其他杂质分离。

有机合成

例如, 氯化氢 和 乙炔 能在180 ℃-200 ℃、汞盐(如HgCl₂) 催化 的条件下发生 加成反应 ,生成 氯乙烯 。

而氯乙烯能够在 催化剂 的作用下聚合生成 聚氯乙稀 。

漂染工业

盐酸可用于 酸洗 漂白后的棉布、中和棉布 丝光 处理后残留的碱。此外,在印染过程中,可以通过盐酸,将一些不溶于水的 染料 处理成可溶的盐酸盐。

金属加工

盐酸可以用于酸洗钢材,使用浓度为18%的盐酸去除钢材表面的锈或铁 氧化物 ,可以方便接下来 轧制 钢材或给钢材 镀锌 等操作。酸洗钢材工业促进了类似喷雾焙烧炉、流化床盐酸再生这样的盐酸再生工艺的发展,这些工艺能够实现酸循环,节约能源资源。

食品工业

盐酸可用于生产食品以及 食品添加剂 。如盐酸可用于生产蛋白纤维、 豆腐 、 猕猴桃酱 等食品,制作 酱油 和味精时盐酸能够 催化 蛋白质 水解 ,以及生产 阿斯巴甜 、 柠檬酸 、 赖氨酸 等食品添加剂。

阳离子交换树脂再生

使用盐酸浸泡失效的 阳离子交换树脂 ,能够使失效的 阳树脂 再生。

药品生产

盐酸具有两大优点:一是盐酸中的氯离子没有毒性,二是制备盐酸很简单,适合大规模生产并且价格便宜。 药学 中,盐酸经常被应用于药物成盐,可以极大地改变药物的 物理化学 性质。 如可用于合成可口服头孢抗菌素 头孢卡品 内酯 化合物盐酸盐、抗流感药物 盐酸阿比朵尔 、医药中间体2-( 氨基 ) 乙基 甲基 盐酸盐等。

检测方法

盐酸鉴定方法:取少量试液,将 紫色石蕊试液 滴入试液,变红则有H⁺;取少量试液,加入几滴 硝酸银溶液 ,出现白色沉淀,继续加 稀硝酸 ,沉淀不会消失,证明有Cl⁻。

盐酸含量检测:可采用 甲基橙 作为 指示剂 , 氢氧化钠 标准溶液 滴定 试样,到达滴定终点的表现是溶液由红色变 橙色 ,记录滴定使用的氢氧化钠标准溶液的体积,算出HCl的含量。

安全事项

消防相关

发生火灾时,高温会导致盐酸产生刺激、 有毒气体 且易导致存储盐酸的容器发生爆炸。参与盐酸灭火的消防人员必须穿戴全身防护服、佩戴 氧气 呼吸器,使用 碳酸氢钠 、 氧化钙 等碱性物质或大量水进行灭火。

泄漏相关

盐酸泄漏后,人员应迅速撤离并隔离污染泄漏区。盐酸少量泄漏,可以用沙土或干 生石灰 混合掩埋或使用大量水冲洗盐酸;盐酸大量泄漏,则需要挖坑或使用专用的容器收容,并将盐酸运送到专业的处理厂处理。

健康相关

GHS危险性类别:

皮肤直接接触盐酸会被灼烧,长期接触可能会导致 皮炎 。

眼睛接触盐酸可能会导致视力下降或 失明 。

呼吸道 吸入盐酸会产生刺激,可能会导致炎症和 肺水肿 。

口腔摄入盐酸会导致黏膜、食道和胃腐蚀,长期接触可能会腐蚀牙齿,以及引发消化系统疾病。

急救措施

盐酸接触眼睛时,应翻开眼睑,用清水或 生理盐水 持续冲洗15分钟以上,并立即就医。

盐酸接触皮肤,应立即用大量清水冲洗接触盐酸的皮肤15分钟,可以在皮肤上涂抹如肥皂水这样的弱碱性物质并及时就医。

呼吸道接触盐酸,立即转移至空气新鲜处,保持呼吸畅通并尽快就医。

运输相关

高纯盐酸腐蚀性极强,禁止和有毒、有害物品混运或混储,接触的人员必须穿戴好防护用具。

使用 聚氯乙烯 桶或陶瓷坛封装高纯盐酸时,注料口需要用 螺栓 盖盖住,并且要用耐酸材料封闭盖子,之后装入木箱,箱口要比注料口至少高2 cm,使用槽车及储罐进行包装时应 衬胶 并加密封盖。

环境相关

浓盐酸 挥发性 强,挥发在空气中会形成白雾,严重污染空气。

泄漏到土地上的盐酸会导致 土壤酸化 ,使农作物绝产,严重影响耕种。盐酸泄漏到水域中,使水体pH急剧下降,对 水生生物 和地泥微生物造成致命危害。

工业废盐酸的处理

参照GB/T 32125-2021,工业废盐酸需要根据其特点,选择合适的方式对盐酸进行回收利用或达到排放标准后排放,常见的处理方式有蒸发结晶、 硫酸 置换、焙烧、制备 四氧化三铁 等。

参考资料

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  2. 中华人民共和国国务院.易制毒化学品管理条例 gov 2022-12-08
  3. 2022-12-08
  4. 2022-12-08