Соляная кислота и металлы

Спасибо! Ваша заявка отправлена, преподаватель свяжется с вами в ближайшее время.

Вы можете также связаться с преподавателем напрямую:

Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса " " на другом сайте.

Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши.

Внимание, если вы не нашли в базе сайта нужную реакцию, вы можете добавить ее самостоятельно.

На данный момент доступна упрощенная авторизация через VK.
В будущем добавлю авторизацию через Гугл и Яндекс.

Здесь вы можете выбрать параметры отображения органических соединений.

Эти параметры действуют только для верхнего изображения вещества и не применяются в реакциях.

Корректная работа сайта обеспечена на всех браузерах, кроме Internet Explorer.

Если вы пользуетесь Internet Explorer, смените браузер.

На сайте есть сноски двух типов:

Подсказки - помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего.

Дополнительная информация - такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения.

Соляная кислота и металлы

ОТНОШЕНИЕ МЕТАЛЛОВ К КИСЛОТАМ

Чаще всего в химической практике используются такие сильные кислоты как серная H ₂ SO ₄ , соляная HCl и азотная HNO ₃ . Далее рассмотрим отношение различных металлов к перечисленным кислотам.

Соляная кислота ( HCl )

Соляная кислота – это техническое название хлороводородной кислоты. Получают ее путем растворения в воде газообразного хлороводорода – HCl . Ввиду невысокой его растворимости в воде, концентрация соляной кислоты при обычных условиях не превышает 38%. Поэтому независимо от концентрации соляной кислоты процесс диссоциации ее молекул в водном растворе протекает активно:

Образующиеся в этом процессе ионы водорода H + выполняют роль окислителя, окисляя металлы, расположенные в ряду активности левее водорода. Взаимодействие протекает по схеме:

Me + HCl соль + H ₂ ↑

При этом соль представляет собой хлорид металла ( NiCl ₂ , CaCl ₂ , AlCl ₃ ), в котором число хлорид-ионов соответствует степени окисления металла.

Соляная кислота является слабым окислителем, поэтому металлы с переменной валентностью окисляются ей до низших положительных степеней окисления:

Fe 0 → Fe 2+

Co 0 → Co 2+

Ni 0 → Ni 2+

Cr 0 → Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ и др .

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl ₃ + 3 H ₂ ↑

2│ Al 0 – 3 e - → Al 3+ - окисление

3│2 H + + 2 e - → H ₂ – восстановление

Соляная кислота пассивирует свинец ( Pb ). Пассивация свинца обусловлена образованием на его поверхности трудно растворимого в воде хлорида свинца ( II ), который защищает металл от дальнейшего воздействия кислоты:

Pb + 2 HCl → PbCl ₂ ↓ + H ₂ ↑

Серная кислота ( H ₂ SO ₄ )

В промышленности получают серную кислоту очень высокой концентрации (до 98%). Следует учитывать различие окислительных свойств разбавленного раствора и концентрированной серной кислоты по отношению к металлам.

Разбавленная серная кислота

В разбавленном водном растворе серной кислоты большинство ее молекул диссоциируют:

Образующиеся ионы Н + выполняют функцию окислителя.

Как и соляная кислота, разбавленный раствор серной кислоты взаимодействует только с металлами активными и средней активности (расположенными в ряду активности до водорода).

Химическая реакция протекает по схеме:

1│2Al 0 – 6e - → 2Al 3+ - окисление

Металлы с переменной валентностью окисляются разбавленным раствором серной кислоты до низших положительных степеней окисления:

Mn 0 → Mn 2+ и др .

Свинец ( Pb ) не растворяется в серной кислоте (если ее концентрация ниже 80%) , так как образующаяся соль PbSO ₄ нерастворима и создает на поверхности металла защитную пленку.

Концентрированная серная кислота

В концентрированном растворе серной кислоты (выше 68%) большинство молекул находятся в недиссоциированном состоянии, поэтому функцию окислителя выполняет сера, находящаяся в высшей степени окисления ( S +6 ). Концентрированная H ₂ SO ₄ окисляет все металлы, стандартный электродный потенциал которых меньше потенциала окислителя – сульфат-иона SO ₄ 2- (0,36 В). В связи с этим, с концентрированной серной кислотой реагируют и некоторые малоактивные металлы.

Процесс взаимодействия металлов с концентрированной серной кислотой в большинстве случаев протекает по схеме:

Me + H ₂ SO _{4 (конц.)} соль + вода + продукт восстановления H ₂ SO ₄

Продуктами восстановления серной кислоты могут быть следующие соединения серы:

Практика показала, что при взаимодействии металла с концентрированной серной кислотой выделяется смесь продуктов восстановления, состоящая из H ₂ S , S и SO _2. Однако, один из этих продуктов образуется в преобладающем количестве. Природа основного продукта определяется активностью металла: чем выше активность, тем глубже процесс восстановления серы в серной кислоте.

Взаимодействие металлов различной активности с концентрированной серной кислотой можно представить схемой:

Алюминий ( Al ) и железо ( Fe ) не реагируют с холодной концентрированной H ₂ SO ₄ , покрываясь плотными оксидными пленками, однако при нагревании реакция протекает.

Ag , Au , Ru , Os , Rh , Ir , Pt не реагируют с серной кислотой.

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем, поэтому при взаимодействии с ней металлов, обладающих переменной валентностью, последние окисляются до более высоких степеней окисления, чем в случае с разбавленным раствором кислоты:

Fe 0 → Fe 3+ ,

Cr 0 → Cr 3+ ,

Mn 0 → Mn 4+ ,

Sn 0 → Sn 4+

Свинец ( Pb ) окисляется до двухвалентного состояния с образованием растворимого гидросульфата свинца Pb ( HSO ₄ )₂ .

Химические свойства соляной кислоты и её применение

Соляная кислота (хлороводородная или хлористоводородная кислота) HCl — является раствором хлороводорода в воде, представляет собой сильную одноосновную кислоту.

Соляная кислота не имеет окраски, является прозрачной и едкой жидкостью, которая обладает способностью «дымить» в воздушной среде. По причине наличия примесей железа, растворенного хлора и прочих веществ для технической соляной кислоты характерен желтоватый оттенок. В концентрации около 0,5 % соляная кислота содержится в желудке человека. Соли соляной кислоты называют хлоридами.

Химическая формула хлороводорода:

Молярная масса хлороводорода составляет 36,46 г/моль. Соляная кислота является сильной кислотой: pKa = -7,1. Концентрированная соляная кислота содержит примерно 37 мас. % HCl.

Впервые хлороводород был получен алхимиком Василием Валентином. В результате нагревания гептагидрата сульфата железа и поваренной соли образовалось вещество «дух соли» (лат. spiritus salis). Иоганн Глаубер в XVII веке синтезировал соляную кислоту из поваренной соли и серной кислоты. В 1790 году британскому химику Гемфри Дэви удалось получить хлороводород из водорода и хлора, что позволило определить состав соединения.

Развитие производства соляной кислоты в промышленных масштабах связано с технологией получения карбоната натрия. На первом этапе данного процесса поваренную соль вводили в реакцию с серной кислотой. Результатом реакции являлось выделение хлороводорода. В 1863 году в Англии был принят закон «Alkali Act», который запрещал производить выбросы этого соединения в атмосферу. Полученное вещество пропускали через воду. Данное обстоятельство послужило триггером для развития производства соляной кислоты в промышленности. Дальнейшее совершенствование технологии объясняется изобретением промышленного способа синтеза гидроксида натрия и хлора с помощью электролиза растворов хлорида натрия.

Химические свойства, взаимодействие с солями и основаниями

На физические свойства соляной кислоты в большей степени оказывает влияние концентрация растворенного хлороводорода:

В условиях низкой температуры хлороводород с водой дает кристаллогидраты составов:

• H C l . H 2 O (температура плавления −15,4 °С);
• H C l . 2 H 2 O (температура плавления −18 °С);
• H C l . 3 H 2 O (температура плавления −25 °С);
• H C l . 6 H 2 O (температура плавления −70 °С).

При атмосферном давлении (101,3 кПа) хлороводород с водой образуют азеотропную смесь с температурой кипения 108,6 °С и содержанием HCl 20,4 мас. %. Соляная кислота является сильным электролитом и характеризуется химическими свойствами, которые являются общими для всех кислот.

Реакция соляной кислоты с металлами, которые расположены в ряду электрохимических потенциалов до водорода, приводит к образованию соли и выделению водорода в газообразном состоянии.

Соляная кислота взаимодействует с оксидами металлов, что сопровождается образованием растворимой соли и воды.

Соляная кислота взаимодействует с гидроксидами металлов. В результате образуется растворимая соль и вода, то есть протекает реакция нейтрализации.

Соляная кислота взаимодействует с солями более слабых кислот, к примеру, угольной.

Реакция соляной кислоты с сильными окислителями, в том числе, перманганатом калия, диоксидом марганца, приводит к выделению хлора в газообразном состоянии.

Соляная кислота вступает в химическую реакцию с аммиаком. В результате образуется густой белый дым, который состоит из микроскопических кристаллов хлорида аммония.

Качественная реакция на соляную кислоту и ее соли представляет собой взаимодействие с нитратом серебра. В результате образуется белый творожистый осадок хлорида серебра, который не растворяется в азотной кислоте.

Способы получения, техника безопасности

Получить соляную кислоту можно с помощью растворения газообразного хлороводорода в воде. Хлороводород синтезируют путем взаимодействия водорода с хлором. Кислота, которую получают данным методом, называется синтетической. Другим способом синтеза соляной кислоты является получение соединения из абгазов, которые представляют собой побочные газы, сформированные в разных химических процессах, к примеру, при хлорировании углеводородов. Хлороводород, входящий в состав этих газов, называют абгазным. Полученная рассмотренным методом кислота носит название «абгазная». В последние десятилетия доля абгазной соляной кислоты в объеме производства постепенно увеличивается, вытесняя кислоту, полученную сжиганием водорода в хлоре. С другой стороны, в соляной кислоте, полученной по традиционной технологии в реакции водорода с хлором, содержится меньшее количество примесей. Такую кислоту используют при необходимости высокой чистоты.

Получение хлороводорода в промышленности путем реакции горения водорода в хлоре:

Нагрев до температуры более 550 °C и наличие избытка поваренной соли являются условиями для протекания химической реакции по уравнению:

Перечисленные реакции не всегда протекают до конца и сопровождаются образованием основных хлоридов (оксихлоридов) переменного состава, к примеру:

Хлороводород отличается хорошей растворимостью в воде. Например, при 0 °C 1 объем воды способен поглотить 507 объемов HCl. В результате получают концентрированную 45 % кислоту. Следует отметить, что в условиях комнатной температуры характеристика растворимости HCl меньше, поэтому на практике обычно используют 36% соляную кислоту.

Соляную кислоту относят к веществам III класса опасности, согласно ГОСТ 12.1.007-76. Рекомендуемая ПДК в рабочей зоне составляет 5 мг / м 3 . Высококонцентрированная соляная кислота является едким веществом. При контакте соляной кислоты с кожей возникают сильные химические ожоги. С целью нейтрализации ожогов место поражения промывают большим количеством воды, затем обрабатывают 5% раствором соды (она нейтрализует кислоту). Максимально опасно попадание данного вещества в глаза (в значительном количестве).

В процессе открывания резервуаров с концентрированной соляной кислотой можно наблюдать выделение паров хлороводорода, которые, притягивая влагу из воздуха, образуют туман. Газообразное вещество способно раздражать глаза и дыхательные пути человека. Во время реакции с сильными окислителями в виде хлорной извести, диоксида марганца, перманганата калия соляная кислота образует хлор в газообразном состоянии с высокой степенью токсичности. На территории Российской Федерации ограничен оборот соляной кислоты концентрации 15 % и выше.

Применение соляной кислоты

Соляная кислота представляет собой одну из наиболее ценных кислот в химии. Ежегодно в мире производят миллионы тонн данного соединения. Соли соляной кислоты активно применяют в разных сферах хозяйственной деятельности. Краткий список областей использования соляной кислоты:

• гидрометаллургия;
• гальванопластика;
• травление, декапирование и лужение металлических поверхностей;
• пищевое производство (соляная кислота играет роль регулятора кислотности и является добавкой Е507);
• медицина (вещество в смеси с ферментом пепсином характеризуется лечебным эффектом и применяется в качестве лекарственного препарата при недостаточной кислотности желудка).

Желудок человека каждый день обновляет свою поверхность взамен пострадавшей от желудочного сока, в котором содержится соляная кислота. Соляная кислота обеспечивает переваривание пищи в желудке и устраняет разнообразные болезнетворные бактерии. Желудочный сок человека является достаточно агрессивным составом. К примеру, жидкость полностью растворяет бритвенное лезвие в течение недели. Данное свойство желудочного сока объясняется как раз наличием в составе соляной кислоты.

Реакция металлов с соляной кислотой: признак взаимодействия цинка, железа и меди

Известно доказанный факт, что соляная кислота взаимодействует с активными металлами. При этом часть веществ способна реагировать на такое соединение, другая часть остается нетронутой.

Неактивные металлы не могут реагировать на вещество: к ним относят золото, серебро, ртуть.

Соляная кислота представляет собой соединение хлора и водорода. Путем растворения в воде газообразного вещества под названием хлороводород получается данное соединение.

Ионы водорода при таком уравнении исполняют роль окислителя, что вызывает реакцию у активных металлов.

Какие вещества вступают в реакцию с соляной кислотой

На вступительных экзаменах по химии часто можно встретить задание на определение веществ, которые способны реагировать на соляную кислоту.

Кроме того, задание «составьте уравнение» нередко вызывает страх в глазах выпускников.

Чтобы не путаться с химическими задачами, рекомендуется подробнее изучить информацию о взаимодействии с данным соединением.

Все существующие вещества можно поделить на металлы, вытесняющие водород из соединения, не вытесняющие водород, а также активные и неактивные металлы.

В реакцию с соляной кислотой вступают такие вещества:

Химические основания. Соляная кислота способна нейтрализовать основания. Как известно, они состоят из атома металла, на который и воздействует кислота.

Кроме перечисленных веществ и соединений, HCl также способна реагировать на нитрат серебра – при таком взаимодействии образуется осадок белого цвета творожистого типа.

Признак взаимодействия с цинком, железом и другими металлами

Если курс школьной химии был успешно забыт, можно вспомнить о том, какие бывают признаки взаимодействия металлов, вступающих в реакцию с соляной кислотой.

Чтобы экспериментальные опыты не вызвали несчастного случая, рекомендуется заранее открыть все окна, вооружиться защитной одеждой, чтобы кожа рук была закрыта.

Также рекомендуется использовать перчатки и повязку на лицо.

Обратите внимание! Ниже будет рассказано о том, какие признаки говорят о вступлении в реакцию элементов с соединением.

Чтобы не проводить наглядные опыты, можно воспользоваться теоретической информацией.

Рассмотрим, что происходит, если добавить немного кислоты на определенный вид металла:

Как составить уравнение реакции

Одно из самых распространенных заданий на экзаменах и в контрольных работах – составить уравнение на реакцию HCl, в данном случае – соляной, с другими веществами или соединениями.

Чтобы не запутаться в решении, предлагаем несколько советов и шпаргалок для легкого запоминания:

• Запомните буквенное обозначение данного вещества – соляная кислота в химии обозначается как HCl: если вещество разбавленное, это указывается в скобках рядом.
• Как уже было сказано выше, вещество способно реагировать с активными металлами, стоящими до водорода в электрохимическом ряду; кроме того, она реагирует на основания, оксиды, гидроксиды и карбонаты.
• Химические основания обозначаются как OH, оксиды – O, гидроксиды – OH2, карбонаты – CO3.
• Уравнение реакции всегда будет иметь знак +, потому как в процессе взаимодействия происходит соединение нескольких компонентов.
• HCl может идти первым или вторым слагаемым, после прибавления металла, вещества идет знак =, после этого описывается реакция, где указаны продукты распада.
• Например, при реакции кислоты серы с сульфатом магния получается такое уравнение: Mg+H2SO4 = MgSO4+H2.
• Соляная кислота и гидроксид бария дают такое уравнение: 2HCl + Ba(OH)2 = BaCl2 + 2H2O.
• При реакции соединения водорода, хлора и мела образуется хлорид кальция: СаСО3 + 2HCl = CaCl2 + СО2 + Н2О.
• Раствор карбоната натрия с кислотой выглядит так: HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2.

Составить уравнение несложно, важно изначально правильно обозначить буквенные символы каждого элемента или вещества.

Важно! Необходимо правильно определить коэффициенты атомов в уравнении – их количество до знака = должно быть таким же, как и после знака =.

Для правильного уравновешивания формулы пользуются правилами школьного курса химии, основанными на математическом принципе расстановки коэффициентов.

Соляная кислота — одна из самых сильных кислот, чрезвычайно востребованный реактив

Соляная кислота — неорганическое вещество, одноосновная кислота, одна из самых сильных кислот. Используются также другие названия: хлористый водород, кислота хлороводородная, кислота хлористоводородная.

Свойства

Кислота в чистом виде представляет собой жидкость без цвета и запаха. Техническая кислота обычно содержит примеси, которые придают ей слегка желтоватый оттенок. Соляную кислоту часто называют «дымящей», так как она выделяет пары хлороводорода, вступающие в реакцию с влагой воздуха и образующие кислотный туман.

Очень хорошо растворяется в воде. При комнатной температуре максимально возможное по массе содержание хлороводорода —38%. Кислота концентрации большей 24% считается концентрированной.

Хлористоводородная кислота активно вступает в реакции с металлами, оксидами, гидроксидами, образуя соли — хлориды. HCl взаимодействует с солями более слабых кислот; с сильными окислителями и аммиаком.

Для определения соляной кислоты или хлоридов используют реакцию с нитратом серебра AgNO3, в результате которой выпадает белый творожистый осадок.

Техника безопасности

Вещество очень едкое, разъедает кожу, органические материалы, металлы и их окислы. На воздухе выделяет пары хлороводорода, которые вызывают удушье, ожоги кожи, слизистой глаз и носа, повреждают органы дыхания, разрушают зубы. Соляная кислота относится к веществам 2 степени опасности (высокоопасным), ПДК реактива в воздухе составляет 0,005 мг/л. Работать с хлористым водородом можно только в фильтрующих противогазах и защитной одежде, включая резиновые перчатки, фартук, спецобувь.

При разливе кислоты ее смывают большим количеством воды или нейтрализуют щелочным растворами. Пострадавших от кислоты следует вынести из опасной зоны, промыть кожу и глаза водой или содовым раствором, вызвать врача.

Перевозить и хранить хим реактив допускается в стеклянной, пластиковой таре, а также в металлической таре, покрытой изнутри резиновым слоем. Тара должна герметично закрываться.

Получение

В промышленных масштабах соляную кислоту получают из газообразного хлороводорода (HCl). Сам хлороводород производится двумя основными способами:
— экзотермической реакцией хлора и водорода — таким образом получают реактив высокой чистоты, например, для пищевой промышленности и фармацевтики;
— из сопутствующих промышленных газов — кислота на основе такого HCl называется абгазной.

Это любопытно

Именно соляной кислоте природа «поручила» процесс расщепления пищи в организме. Концентрация кислоты в желудке составляет всего 0,4%, но этого оказывается достаточно, чтобы за неделю переварить бритвенное лезвие!

Кислота вырабатывается клетками самого желудка, который защищен от этой агрессивной субстанции слизистой оболочкой. Тем не менее, его поверхность обновляется ежедневно, чтобы восстановить поврежденные участки. Кроме участия в процессе переваривания пищи, кислота выполняет еще и защитную функцию, убивая болезнетворные микроорганизмы, попадающие в организм через желудок.

Применение

— В медицине и фармацевтике — для восстановления кислотности желудочного сока при его недостаточности; при анемии для улучшения всасываемости железосодержащих лекарств.
— В пищепроме это пищевая добавка, регулятор кислотности Е507, а также ингредиент сельтерской (содовой) воды. Используется при изготовлении фруктозы, желатина, лимонной кислоты.
— В химической промышленности — основа для получения хлора, соды, глутамината натрия, хлоридов металлов, например, хлорида цинка, хлорида марганца, хлорида железа; синтеза хлорорганических веществ; катализатор в органических синтезах.
— Больше всего производимой в мире хлористоводородной кислоты расходуется в металлургии для очистки заготовок от окислов. Для этих целей применяется ингибированная техническая кислота, в состав которой введены специальные ингибиторы (замедлители) реакции, благодаря чему реактив растворяет окислы, но не сам металл. Также соляной кислотой травят металлы; очищают их перед лужением, пайкой, гальванированием.
— Обрабатывают кожу перед дублением.
— В добывающей отрасли востребована для очистки буровых скважин от отложений, для обработки руд и горных пластов.
— В лабораторной практике хлористоводородная кислота используется как популярный реактив для аналитических исследований, для очистки сосудов от трудноудаляемых загрязнений.
— Применяется в каучуковой, целлюлозно-бумажной индустрии, в черной металлургии; для очистки котлов, труб, оборудования от сложных отложений, накипи, ржавчины; для очистки керамических и металлических изделий.

Читайте также:

  
• Забор из труб металлических своими руками
  
• Оборудование для размотки рулонов металла
  
• Вырубка шайб из металла
  
• Резка металла дуговой сваркой
  
• Как сделать цветок из металла