Хлороводород соляная кислота и их свойства. Хлористый водород перевозят

20. Хлор. Хлороводород и соляная кислота

Хлор (Cl) – стоит в 3-м периоде, в VII группе главной подгруппы периодической системы, порядковый номер 17, атомная масса 35,453; относится к галогенам.

Физические свойства: газ желто-зеленого цвета с резким запахом. Плотность 3,214 г/л; температура плавления -101 °C; температура кипения -33,97 °C, При обычной температуре легко сжижается под давлением 0,6 МПа. Растворяясь в воде, образует хлорную воду желтоватого цвета. Хорошо растворим в органических растворителях, особенно в гексане (C6H14), в четырех-хлористом углероде.

Химические свойства хлора: электронная конфигурация: 1s22s22p63s22p5. На внешнем уровне 7 электронов. До завершения уровня нужен 1 электрон, который хлор принимает, проявляя степень окисления -1. Существуют и положительные степени окисления хлора вплоть до + 7. Известны следующие оксиды хлора: Cl2O, ClO2, Cl2O6 и Cl2O7. Все они неустойчивы. Хлор – сильный окислитель. Он непосредственно реагирует с металлами и неметаллами:

Реагирует с водородом. При обычных условиях реакция идет медленно, при сильном нагревании или освещении – со взрывом, по цепному механизму:

Хлор взаимодействует с растворами щелочей, образуя соли – гипохлориты и хлориды:

При пропускании хлора в раствор щелочи образуется смесь растворов хлорида и гипохлорита:

Хлор – восстановитель: Cl2 + 3F2 = 2ClF3.

Взаимодействие с водой:

Хлор не взаимодействует непосредственно с углеродом, азотом и кислородом.

Получение: 2NaCl + F2 = 2NaF + Cl2.

Электролиз: 2NaCl + 2H2O = Cl2 + H2 + 2NaOH.

Нахождение в природе: содержится в составе минералов: галит (каменная соль), сильвин, бишофит; морская вода содержит хлориды натрия, калия, магния и других элементов.

Хлороводород HCl . Физические свойства: бесцветный газ, тяжелее воздуха, хорошо растворим в воде с образованием соляной кислоты.

Хлороводород - это бесцветный газ тяжелее воздуха с резким запахом, который состоит в равных объемах из хлора и водорода, формула: HCl

Смесь хлора и водорода дает бурную реакцию и взрывается даже при солнечном свете, образуя хлороводород.

Сам хлороводород не горючий газ.

В лаборатории можно получить хлороводород используя концентрированную серную кислоту + поваренную соль и подогревая эту смесь.

Газ хлороводород хорошо растворяется в воде, сам раствор называют .

При высокой концентрации соляная кислота словно дымит на воздухе, так как хлороводород постепенно выделяется из раствора во внешнюю влагу воздуха. При нагревании выделение хлороводорода идет интенсивнее.

Соляная кислота широко используется для очистки поверхностей от ржавчины. Однако, это может осуществлять только при использовании ингибиторов (добавки которые замедляют протекание реакции металла с кислотой), чтобы кислота не испортила сам металл. Также из кислоты получают соли, используют ее в медицине и т.д. Эта кислота даже выделяется нашим желудком для переваривания пищи, но концентрация там совсем мала (0,2-0,5%).

Соли этой кислоты называют хлоридами . Хлориды в основном, также растворимы в воде.

Если добавить нитрат серебра (AgNO 3) к соляной кислоте или ее соли, то выпадает белый творожистый осадок. Этот осадок нерастворим в кислотах, что всегда позволяет установить присутствие хлорид-ионов.

Одни и те же предметы учебного оборудования (химическая посуда, лабораторные принадлежности и др.) используют для демонстрации опытов в различных темах школьного курса. Это относится не только к таким предметам оборудования, как пробирки или колбы, но и к отдельным приборам и целым установкам. В одинаковых или лишь в нескольких видоизмененных приборах и установках можно получить и хлороводород, и ; провести каталитическое окисление оксида серы (IV) в (VI) и аммиака до оксида азота (IV). В универсальной горелке можно продемонстрировать горение водорода, аммиака, метана, оксида углерода (II) в кислороде, синтез хлороводорода.

Во избежание повторения описания приборов и установок целесообразно химический эксперимент характеризовать не по темам программы химии, как это обычно делается, а по технике выполнения и по оборудованию, что позволит учителю творчески использовать данные в пособии рекомендации.

Ниже даны в качестве примеров описания некоторых демонстрационных экспериментов с использованием приборов, а также их сочетаний друг с другом в более сложные установки.

Получение хлороводорода и получение соляной кислоты

Собирают установку (рис.) и проверяют ее на герметичность. Пускают умеренный ток водорода и после вытеснения из воронки 2 воздуха (проба на чистоту) поджигают газ у отверстия универсальной горелки 1, помещенной под стеклянной воронкой 2. Затем пускают слабый ток хлора так, чтобы находился в избытке.

Почти бесцветное пламя водорода в воздухе После пуска хлора приобретает бледно-зеленый цвет. При этом образуется белый туман, который уносится в нижнюю часть колонки, где он постепенно поглощается водой, стекающей сверху, т. е. газ и поступают с противоположных направлений. Регулируют пламя поступлением водорода и хлора через промывные склянки с концентрированной серной кислотой (по числу пузырьков газа). Включают водоструйный насос и приливают из капельной воронки 3 воду в поглотительную колонку 4, откуда жидкость вытекает в приемник 5. Из стакана переливают жидкость снова в капельную воронку, и такую циркуляцию проводят 2-3 раза. Выключают сначала ток хлора, а затем и водорода. Отключают водоструйный насос.

Измеряют объем образовавшейся соляной кислоты. Синтез хлороводорода осуществляется со значительным выделением теплоты. В водном растворе хлороводорода устанавливается равновесие:

НСl ⇄ Н + + Сl —

Пробу испытывают раствором нитрата серебра, лакмусом и другими индикаторами, металлическим магнием. Обнаруживают В растворе ионы водорода и хлорид-ионы:

Ag + + Cl — = AgCl↓

Mg +2Н + = Mg 2+ + H 2 .

Часть соляной кислоты нейтрализуют раствором щелочи:

Н + + ОН — = Н 2 O

Уравнение реакции нейтрализации:

НСl + NaOH = NaCl + Н 2 O

Зная массу гидроксида натрия в 1 мл взятого для реакции раствора щелочи и объем этого раствора, израсходованный на нейтрализацию образовавшегося объема соляной кислоты, рассчитывают молярную концентрацию раствора соляной кислоты по формуле:

Меры предосторожности. При выполнении данного опыта необходимо тщательно соблюдать меры предосторожности: опыт необходимо выполнять в вытяжном шкафу. Установку тщательно проверить на герметичность, а получившийся - на чистоту.

Хлор – элемент 3‑го периода и VII А‑группы Периодической системы, порядковый номер 17. Электронная формула атома [ 10 Ne]3s 2 3p 5 , характерные степени окисления 0, ‑I, +I, +V и +VII. Наиболее устойчиво состояние Cl ‑I . Шкала степеней окисления хлора:

Хлор обладает высокой электроотрицательностью (2,83), проявляет неметаллические свойства. Входит в состав многих веществ – оксидов, кислот, солей, бинарных соединений.

В природе – двенадцатый по химической распространенности элемент (пятый среди неметаллов). Встречается только в химически связанном виде. Третий по содержанию элемент в природных водах (после О и H), особенно много хлора в морской воде (до 2 % по массе). Жизненно важный элемент для всех организмов.

Хлор Cl 2 . Простое вещество. Желто‑зеленый газ с резким удушливым запахом. Молекула Cl 2 неполярна, содержит σ‑связь CI–Cl. Термически устойчив, негорюч на воздухе; смесь с водородом взрывается на свету (водород сгорает в хлоре):

Хорошо растворим в воде, подвергается в ней дисмутации на 50 % и полностью – в щелочном растворе:

Раствор хлора в воде называют хлорной водой, на свету кислота НClO разлагается на НCl и атомарный кислород О 0 , поэтому «хлорную воду» надо хранить в темной склянке. Наличием в «хлорной воде» кислоты НСlO и образованием атомарного кислорода объясняются ее сильные окислительные свойства: например, во влажном хлоре обесцвечиваются многие красители.

Хлор очень сильный окислитель по отношению к металлам и неметаллам:

Реакции с соединениями других галогенов:

а) Cl 2 + 2KBr (p) = 2КCl + Br 2 (кипячение)

б) Cl 2 (нед.) + 2KI (p) = 2КCl + I 2 ↓

3Cl 2 (изб.) + ЗН 2 O + KI = 6НCl + КIO 3 (80 °C)

Качественная реакция – взаимодействие недостатка Cl 2 с KI (см. выше) и обнаружение иода по синему окрашиванию после добавления раствора крахмала.

Получение хлора в промышленности :

и в лаборатории :

4НCl (конц.) + MnO 2 =Cl 2 + MnCl 2 + 2Н 2 O

(аналогично с участием других окислителей; подробнее см. реакции для НCl и NaCl).

Хлор относится к продуктам основного химического производства, используется для получения брома и иода, хлоридов и кислородсодержащих производных, для отбеливания бумаги, как дезинфицирующее средство для питьевой воды. Ядовит.

Хлороводород НCl. Бескислородная кислота. Бесцветный газ с резким запахом, тяжелее воздуха. Молекула содержит ковалентную σ‑связь Н – Cl. Термически устойчив. Очень хорошо растворим в воде; разбавленные растворы называются хлороводородной кислотой, а дымящий концентрированный раствор (35–38 %) – соляной кислотой (название дано еще алхимиками). Сильная кислота в растворе, нейтрализуется щелочами и гидратом аммиака. Сильный восстановитель в концентрированном растворе (за счет Cl ‑I), слабый окислитель в разбавленном растворе (за счет Н I). Составная часть «царской водки».

Качественная реакция на ион Cl ‑ – образование белых осадков AgCl и Hg 2 Cl 2 , которые не переводятся в раствор действием разбавленной азотной кислоты.

Хлороводород служит сырьем в производстве хлоридов, хлорорганических продуктов, используется (в виде раствора) при травлении металлов, разложении минералов и руд.

Уравнения важнейших реакций:

НCl (разб.) + NaOH (разб.) = NaCl + Н 2 O

HCl (разб.) + NH 3 H 2 O = NH 4 Cl + Н 2 O

4HCl (конц., гор.) + МО 2 = МCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O (М = Mn, Pb)

16HCl (конц., гор.) + 2КMnO 4(т) = 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O + 2КCl

14HCl (конц.) + К 2 Cr 2 O 7(т) = 2CrCl 3 + ЗCl 2 + 7H 2 O + 2КCl

6HCl (конц.) + КClO 3(т) = КCl + ЗCl 2 + 3H 2 O (50–80 °C)

4HCl (конц.) + Са(ClO) 2(т) = СаCl 2 + 2Cl 2 | + 2Н 2 O

2HCl (разб.) + М = МCl 2 + H 2 (М = Fe, Zn)

2HCl (разб.) + МСO 3 = МCl 2 + СO 2 + H 2 O (М = Са, Ва)

HCl (разб.) + AgNO 3 = HNO 3 + AgCl↓

Получение НCl в промышленности – сжигание Н 2 в Cl 2 (см.), в лаборатории – вытеснение из хлоридов серной кислотой:

NaCl (т) + H 2 SO 4 (конц.) = NaHSO 4 + НCl (50 °C)

2NaCl (т) + H 2 SO 4 (конц.) = Na 2 SO 4 + 2НCl (120 °C)

Водород хлористый (НС I )класс опасности 3

Бесцветный газ с резким запахом, тяжелее воздуха, при температуре –85,1 0 С сжижается, при температуре –114,2 0 С затвердевает. На воздухе дымит вследствие образования с парами воды капелек тумана. Негорюч, взрывоопасен при нагревании емкостей. Хорошо растворяется в воде, хуже – в органических жидкостях. При нормальных условиях в одном объеме воды растворяется 450-500 объемов газа. 27,5-38%-ный раствор хлористого водорода в воде образует соляную кислоту, причем, 36%-ный раствор хлористого водорода в воде образует концентрированную соляную кислоту.

Хлористый водород используется для производства соляной кислоты, винилхлорида, алкилхлоридов , для окислительного хлорирования органических соединений, получения хлоридов металлов, гидролизного спирта, глюкозы, сахара, желатина и клея, при крашении тканей, травлении металлов, в гидрометаллургических процессах и гальванопластике. Хлористый водород получается как побочный продукт при хлорировании и дегидрохлорировании органических соединений, а также при взаимодействии хлористого натрия с серной кислотой. В настоящее время его получают синтетическим путем – сжиганием водорода в струе хлора.

Хлористый водород перевозят в железнодорожных и автомобильных цистернах, контейнерах и баллонах, которые являются временным его хранили-щем . Обычно хлористый водород хранят в сжиженном состоянии при темпе-ратуре окружающей среды под давлением собственных паров 6-18 кгс/см 2 в наземных цилиндрических горизонтальных резервуарах. Максимальные объемы хранения составляют 1,98 тонн.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) хлористого водорода в воздухе населенных пунктов: среднесуточная - 0,02 мг/м 3 , максимально разовая - 0,05 мг/м 3 , в воздухе рабочей зоны производственных помещений - 5 мг/м 3 .Хлористый водород оказывает сильное раздражающее действие на органы дыхания. Длительное воздействие малых концентраций вызывает катары верхних дыхательных путей, быстрое разрушение эмали зубов. Концентрации 50-75 мг/м 3 переносятся с трудом, острое отравление сопровождается охриплостью голоса, удушьем, кашлем. Концентрации 75-150 мг/м 3 непереносимы, вызывают раздражение слизистых, конъюнктивит, чувство удушья, потерю сознания.

При ликвидации аварий связанных с утечкой (выбросом) хлористого водо-рода необходимо изолировать опасную зону, удалить из нее людей, держаться с наветренной стороны, избегать низких мест, в зону аварии входить только в полной защитной одежде. Непосредственно на месте аварии и на удалении до 50 метров от источника заражения работы проводят в изолирующих противогазах ИП-4М, ИП-5, ИП-6 (на химически связанном кислороде), дыхательных аппаратах АСВ-2, ДАСВ (на сжатом воздухе) КИП-8, КИП-9 (на сжатом кислороде) и средствах защиты кожи (Л-1, ОЗК, КИХ-4, КИХ-5 и др.). На расстоянии более 50 метров от очага, где концентрация хлористого водорода резко понижается, средства защиты кожи можно не использовать, а для защиты органов дыхания используют фильтрующие: промышленные противогазы большого габарита с коробками марки В и БКФ, малого габарита с коробкой марки В, гражданские противогазы ГП-5, ГП-7, ПДФ-2Д, ПДФ-2Ш в комплекте с ДПГ-3 или респираторы РПГ-67, РУ-60М с коробкой марки В.

Наличие хлористого водорода определяют:

В воздухе промышленной зоны газоанализатором ОКА-Т-Н Cl , газосигнализа-тором ИГС-98-Н Cl , универсальным газоанализатором УГ-2 с диапазоном измерения 0-100 мг/м 3 , газоопределителем промышленных химических выбросов ГПХВ-2 в диапазоне 5-500 мг/м 3 .

На открытом пространстве – приборами СИП «КОРСАР-Х».

В закрытом помещении – приборами СИП «ВЕГА-М »

Нейтрализуют хлористый водород следующими щелочными растворами

5%-ным водным раствором каустической соды (например, 50 кг каустической соды на 950 литров воды);

5%-ным водным раствором содового порошка (например, 50 кг содового по-рошка на 950 литров воды);

5%-ным водным раствором гашеной извести (например, 50 кг гашеной извести на 950 литров воды);

5%-нымводным раствором едкого натра (например, 50 кг едкого натра на 950 литров воды);

При обезвреживании хлористого водорода осаждают его пары постановкой водяной завесы, (расход воды не нормируется), при нейтрализации осажденных паров используют воду или 5%-ные водные растворы каустической соды, содового порошка, гашеной извести, едкого натра. Для распыления воды или растворов применяют поливомоечные и пожарные машины, авторазливочные станции (АЦ, ПМ-130, АРС-14, АРС-15), а также имеющиеся на химически опасных объектах гидранты и спецсистемы.

Для утилизации загрязненного грунта на месте разлива при нейтрализации хлористого водорода срезают поверхностный слой грунта на глубину загрязнения, собирают и вывозят на утилизацию с помощью землеройно-транспортных машин (бульдозеров, скреперов, автогрейдеров, самосвалов). Места срезов засыпают свежим слоем грунта, промывают водой в контрольных целях.

Действия руководителя: изолировать опасную зону в радиусе не менее 50 метров, удалить из нее людей, держаться с наветренной стороны, избегать низких мест. В зону аварии входить только в полной защитной одежде.

Оказание первой медицинской помощи:

В зараженной зоне: обильное промывание водой глаз и лица, надевание проти-вогаза , срочный вывод (вывоз) из очага.

После эвакуации из зараженной зоны: согревание, покой, смывание кислоты образовавшейся при взаимодействии хлористого водорода с водой с открытых участков кожи и одежды водой, обильное промывание глаз водой, при затруднении дыхания тепло на область шеи, подкожно - 1 мл. 0,1% раствора атропина сульфата. Немедленная эвакуация в лечебное учреждение.