Соляная кислота. Растворы кислот Концентрация соляной

Что представляет собой раствор соляной кислоты? Это - соединение воды (H2O) и хлороводорода (HCl), который является бесцветным термическим газом с характерным запахом. Хлориды отлично растворяются и распадаются на ионы. Соляная кислота является самым известным соединением, которое образует HCl, так что о нем и его особенностях можно рассказать в подробностях.

Описание

Раствор соляной кислоты относится к классу сильных. Он бесцветный, прозрачный и едкий. Хотя техническая соляная кислота имеет желтоватый цвет, обусловленный наличием примесей и прочих элементов. На воздухе «дымится».

Стоит отметить, что данное вещество присутствует и в организме каждого человека. В желудке, если быть точнее, в концентрации 0.5%. Интересно, что этого количества достаточно для полного разрушения бритвенного лезвия. Вещество разъест его всего за неделю.

В отличие от той же серной, кстати, масса соляной кислоты в растворе не превышает 38 %. Можно сказать, что данный показатель - «критическая» точка. Если начать увеличивать концентрацию, то вещество просто будет испаряться, вследствие чего хлороводород просто улетучится вместе с водой. Плюс ко всему, данная концентрация сохраняется лишь при 20 °C. Чем выше температура - тем быстрее протекает испарение.

Взаимодействие с металлами

Раствор соляной кислоты может вступать во многие реакции. В первую очередь с металлами, которые стоят до водорода в ряду электрохимических потенциалов. Это - последовательность, в которой элементы идут по мере увеличения такой свойственной им меры, как электрохимический потенциал (φ 0). Данный показатель крайне важен в полуреакциях восстановления катиона. К тому же именно этот ряд демонстрирует активность металлов, проявляемую ими в окислительно-восстановительных реакциях.

Так вот, взаимодействие с ними происходит с выделением водорода в виде газа и с образованием соли. Вот пример реакции с натрием, мягким щелочным металлом: 2Na + 2HCl → 2NaCl +Н 2 .

С другими веществами взаимодействие протекает по похожим формулам. Так выглядит реакция с алюминием, легким металлом: 2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3Н 2 .

Реакции с оксидами

С данными веществами раствор кислоты соляной тоже прекрасно взаимодействует. Оксиды - это бинарные соединения элемента с кислородом, имеющие степень окисления, составляющую -2. Всем известными примерами являются песок, вода, ржавчина, красители, углекислый газ.

Соляная кислота взаимодействует не со всеми соединениями, а лишь с оксидами металлов. Вследствие реакции также образуется растворимая соль и вода. В качестве примера можно привести процесс, происходящий между кислотой и оксидом магния, щелочноземельного металла: MgO + 2HCl → MgCl 2 + Н 2 О.

Реакции с гидроксидами

Так называются неорганические соединения, в составах которых присутствует гидроксильная группа -ОН, в которой атомы водорода и кислорода соединены ковалентной связью. И, поскольку раствор соляной кислоты взаимодействует лишь с гидроксидами металлов, стоит упомянуть, что некоторые из них называются щелочами.

Так что получающаяся в итоге реакция называется нейтрализацией. Ее результатом является образование слабо диссоциирующего вещества (то есть воды) и соли.

В качестве примера можно привести реакцию небольшого объема раствора соляной кислоты и гидроксида бария, мягкого щелочноземельного ковкого металла: Ва(ОН) 2 + 2HCl = BaCl 2 + 2Н 2 О.

Взаимодействие с другими веществами

Кроме перечисленного, соляная кислота может вступать в реакции и с соединениями иных типов. В частности, с:

• Солями металлов, которые образованы другими, более слабыми кислотами. Вот пример одной из таких реакций: Na 2 Co 3 + 2HCl → 2NaCl +Н 2 О + СО 2 . Здесь показано взаимодействие с солью, образованной угольной кислотой (Н 2 СО 3).
• Сильными окислителями. С диоксидом марганца, например. Или с перманганатом калия. Сопровождаются такие реакции выделением хлора. Вот один из примеров: 2KMnO 4 +16HCl → 5Cl 2 + 2MnCl 2 + 2KCl + 8Н 2 О.
• Аммиаком. Это - нитрид водорода с формулой NH 3 , представляющий собой бесцветный, но резко пахнущий газ. Следствие его реакции с раствором соляной кислоты - масса густого белого дыма, состоящего из мелких кристаллов хлорида аммония. Который, кстати, всем известен, как нашатырь (NH 4 Cl).Формула взаимодействия следующая: NH 3 + HCl → NH 4 CL.
• Нитратом серебра - неорганическим соединением (AgNO 3), являющимся солью азотной кислоты и металла серебра. Вследствие контакта с ним раствора соляной кислоты возникает качественная реакция - образование творожистого осадка хлорида серебра. Который не растворяется в азотной. Выглядит это так: HCL +AgNO 3 → AgCl↓ + HNO 3 .

Получение вещества

Теперь можно поговорить о том, что делают для образования соляной кислоты.

Сначала, посредством сжигания в хлоре водорода, получают главный компонент - газообразный хлороводород. Который потом растворяют в воде. Результатом этой простой реакции становится образование синтетической кислоты.

Еще данное вещество можно получить из абгазов. Это - химические отходящие (побочные) газы. Они образуются при самых разных процессах. К примеру, при хлорировании углеводородов. Находящийся в их составе хлороводород называют абгазным. И кислоту, полученную таким образом, соответственно.

Следует отметить, что в последние годы доля абгазного вещества в общем объеме его производства увеличивается. А кислота, образованная вследствие сжигания в хлоре водорода, вытесняется. Однако справедливости ради нужно отметить, что в ней содержится меньше примесей.

Применение в быту

Во многих чистящих средствах, которыми люди, занимающиеся хозяйством, пользуются регулярно, присутствует определенная доля раствора соляной кислоты. 2-3 процента, а иногда и меньше, но он там есть. Именно поэтому, приводя сантехнику в порядок (вымывая кафель, например), нужно надевать перчатки. Высококислотные средства могут навредить коже.

Еще раствор используют в качестве пятновыводителя. Он помогает избавиться от чернил или ржавчины на одежде. Но чтобы эффект был заметен, надо использовать более концентрированное вещество. Подойдет раствор соляной кислоты в 10%. Он, к слову, превосходно выводит накипь.

Важно правильно хранить вещество. Содержать кислоту в стеклянных емкостях и в местах, куда не доберутся животные и дети. Даже слабый раствор, попавший на кожу или слизистую оболочку, может стать причиной химического ожога. Если это случилось, необходимо срочно промыть участки водой.

В области строительства

Использование соляной кислоты и ее растворов - это популярный способ улучшения множества строительных процессов. Например, ее нередко добавляют в бетонную смесь, чтобы увеличить морозостойкость. К тому же так она быстрее застывает, а стойкость кладки к влаге повышается.

Еще соляную кислоту используют, как очиститель от известняка. Ее 10-процентный раствор - лучший способ борьбы с грязью и следами на красном кирпиче. Для очистки других не рекомендуется его использовать. Структура других кирпичей более чувствительна к воздействию данного вещества.

В медицине

В данной сфере рассматриваемой вещество тоже активно применяется. Разбавленная соляная кислота оказывает следующие действия:

• Переваривает в желудке белки.
• Останавливает развитие злокачественных образований.
• Помогает в лечении онкологических заболеваний.
• Нормализует кислотно-щелочной баланс.
• Служит эффектным средством при профилактике гепатита, сахарного диабета, псориаза, экземы, ревматоидного артрита, желчнокаменной болезни, розовых угрей, астмы, крапивницы и многих других недугов.

В голову пришла идея разбавить кислоту и употреблять ее внутрь в таком виде, а не в составе медикаментов? Такое практикуется, но категорически запрещено делать это без врачебной консультации и получения инструкции. Неправильно рассчитав пропорции, можно проглотить избыток раствора соляной кислоты, и просто сжечь себе желудок.

Кстати, еще можно принимать медикаменты, стимулирующие выработку данного вещества. И не только химические. Тот же аир, перечная мята и полынь способствуют этому. Отвары на их основе можно сделать самому, и пропить для профилактики.

Ожоги и отравление

Каким бы эффективным ни было это средство, оно опасно. Соляная кислота, в зависимости от концентрации, может спровоцировать химические ожоги четырех степеней:

1. Возникает лишь покраснение и боль.
2. Появляются пузыри с прозрачной жидкостью и отек.
3. Формируется некроз верхних слоев кожи. Пузыри заполняются кровью или мутным содержимым.
4. Поражение достигает сухожилий и мышц.

Если вещество каким-то образом попало в глаза, надо промыть их водой, а потом содовым раствором. Но в любом случае первым делом надо вызвать скорую.

Попадание кислоты внутрь чревато острыми болями в груди и животе, отеком гортани, рвотными кровавыми массами. Как следствие - тяжелые патологии печени и почек.

А к первым признакам отравления парами относят сухой частый кашель, удушье, повреждение зубов, жжение в слизистых оболочках и боли в животе. Первая неотложная помощь - это умывание и полоскание полости рта водой, а также доступ к свежему воздуху. Настоящую помощь может оказать лишь токсиколог.

Соляная кислота

Физические свойства:

Концентрированная соляная кислота – это бесцветный раствор, сильнодымящий во влажном воздухе, с резким запахом.

Получение соляной кислоты

Химические свойства:

Опыт "Свойства дымящей соляной кислоты"

Действие соляной кислоты на различные вещества

Раствор хлороводорода в воде - соляная кислота - сильная кислота:

1) реагирует с металлами , стоящими в ряду напряжений до водорода:

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2 ­

3) с оксидами металлов :

MgO + 2 HCl → MgCl 2 + H 2 O

4) с основаниями и аммиаком :

HCl + KOH → KCl + H 2 O

3 HCl + Al (OH ) 3 → AlCl 3 + 3 H 2 O

HCl + NH 3 → NH 4 Cl

5) с солями :

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2 ­

HCl + AgNO 3 → AgCl↓ + HNO 3

Образование белого осадка хлорида серебра - AgCl , нерастворимого в минеральных кислотах используется в качестве качественной реакции для обнаружения анионов Cl - в растворе.

Хлориды металлов - соли соляной кислоты, их получают взаимодействием металлов с хлором или реакциями соляной кислоты с металлами, их оксидами и гидроксидами; путем обмена с некоторыми солями

2 Fe + 3 Cl 2 → 2 FeCl 3

Mg + 2 HCl → MgCl 2 + H 2 ­

CaO + 2 HCl → CaCl 2 + H 2 O

Ba (OH ) 2 + 2 HCl → BaCl 2 + 2 H 2 O

Pb (NO 3 ) 2 + 2 HCl → PbCl 2 ↓ + 2 HNO 3

Большинство хлоридов растворимы в воде (за исключением хлоридов серебра, свинца и одновалентной ртути).

Применение соляной кислоты и ее солей:

1. Соляная кислота входит в состав желудочного сока и способствует перевариванию белковой пищи у человека и животных.

2. Хлороводород и соляная кислота используются для производства лекарств, красителей, растворителей, пластмасс.

3. Применение основных солей соляной кислоты:

KCl - удобрение, используется также в стекольной и химической промышленности.

HgCl 2 - сулема - яд, используется для дезинфекции в медицине, для протравливания семян в сельском хозяйстве.

Hg 2 Cl 2 - каломель - не ядовита, слабительное средство.

NaCl - поваренная соль - сырье для производства соляной кислоты, гидроксида натрия, водорода, хлора, хлорной извести, соды. Применяется в кожевенной и мыловаренной промышленности, в кулинарии и консервировании.

ZnCl 2 - для пропитки древесины против гниения, в медицине, при паянии.

AgCl - применяется в черно-белой фотографии, так как обладает светочувствительностью - разлагается на свету с образованием свободного серебра:

2AgCl = 2Ag + Cl 2

Задания для повторения и закрепления

№1. Осуществите превращения по схеме:
HCl -> Cl 2 -> AlCl 3 - > Al(OH) 3 -> Al 2 O 3 -> AlCl 3 -> Cl 2

№2. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса в следующей реакции HCl + KClO 3 -> KCl + H 2 O + Cl 2
Укажите окислитель и восстановитель; процессы окисления и восстановления.

№3. Даны вещества:
Zn , Cu , Al , MgO , SiO 2 , Fe 2 O 3 , NaOH , Al ( OH ) 3 , Fe 2 ( SO 4 ) 3 , CaCO 3 , Fe ( NO 3 ) 3
Какие из указанных веществ будут реагировать с соляной кислотой. Составьте уравнения химических реакций

№4. Решите задачу:
Какое количество алюминия прореагирует с избытком соляной кислоты для получения 5,6 л водорода (н.у.)?

Соляная кислота — (хлористоводородная кислота, водный раствор хлористого водорода), известная в виде формулы HCl – едкое химическое соединение. С древних времен, человек использует в различных целях эту бесцветную жидкость, испускающую на открытом воздухе легкий дымок.

Свойства химического соединения

HCl применяется в различных областях человеческой деятельности. Она растворяет металлы и их оксиды, абсорбируется в бензоле, эфире и воде, не разрушает фторопласт, стекло, керамику и графит. Ее безопасное использование возможно при хранении и работе в правильных условиях, с соблюдением всех норм предосторожности.

Химически чистая (ХЧ) соляная кислота образуется при газообразном синтезе из хлора и водорода, дающих хлористый водород. Его абсорбируют в воде, получая раствор с содержанием HCl 38-39% при +18 С. Водный раствор хлористого водорода применяется в разнообразных сферах человеческой деятельности. Цена соляной кислоты хч вариабельна, и зависит от многих составляющих.

Сферы применения водного раствора хлористого водорода

Использование соляной кислоты получило распространение, благодаря ее химическим и физическим свойствам:

• в металлургии, при получении марганца, железа и цинка, технологических процессах, очистке металлов;
• в гальванопластике — при травлении и декапировании;
• при производстве содовой воды для регулирования кислотности, в изготовлении алкогольных напитков и сиропов в пищевой промышленности;
• для обработки кожи в легкой промышленности;
• при очистке не питьевой воды;
• для оптимизации нефтяных скважин в нефтедобывающей отрасли;
• в радиотехнике и электронике.

Хлористоводородная кислота (HCl) в медицине

Самое известное свойство раствора соляной кислоты – выравнивание кислотно-щелочного баланса в организме человека. Слабым раствором, или препаратами, лечится пониженная кислотность желудка. Это оптимизирует переваривание пищи, помогает бороться с микробами и бактериями, проникающими извне. Хлористоводородная кислота хч способствует нормализации низкого уровня кислотности желудочного сока и оптимизирует переваривание белков.

Онкология применяет HCl для лечения новообразований, и торможения их прогрессирования. Препараты соляной кислота, назначаются для профилактики рака желудка, ревматоидного артрита, сахарного диабета, астмы, крапивницы, желчнокаменной болезни и других. В народной медицине слабым раствором кислоты лечат геморрой.

Узнать подробнее о свойствах и видах соляной кислоты вы можете .

).
При отсутствии ареометров плотность ρ(г/см 3) рассчитывают по массе m(г) известного объема кислоты V(см 3), измеренной на электронных весах: ρ = m/V.
Отбор кислоты удобно и безопасно осуществлять в полипропиленовый шприц со шкалой 20 мл плавным перемещением поршня до упора.
Объем V соответствует полному заполнению шприца. Для определения этого объема положите сухой шприц на чашу весов и обнулите вес тары (или запишите значение массы пустого шприца). Заполните весь объем шприца дистиллированной водой, не допуская попадания пузырьков воздуха, тщательно вытрите поверхность шприца и произведите его повторное взвешивание.
Принимая значение плотности воды ρв = 0,998 г/см 3 (при 20 °C), определите объем шприца
V = mв / 0,998 , где mв – масса воды (г).
Затем полностью заполните шприц имеющимся раствором кислоты, измерьте массу раствора и рассчитайте плотность кислоты по приведенной выше формуле. Если полученное значение плотности меньше 1,174 г/см 3 , концентрированная кислота не соответствует требованиям ГОСТ 3118-78, либо разбавлена водой.

Пример.

Кислота отобрана в шприц, полный объем которого V = 24,6 см 3 . Масса кислоты, измеренная на электронных весах, m = 29,175 г.
Следовательно, расчетное значение плотности ρ = 29,175 / 24,6 = 1,186 г/см 3 .

2. Определение концентрации водных растворов соляной кислоты.

Концентрация растворов соляной кислоты может выражаться в виде процентного содержания HCL в массе раствора, в виде объемного соотношения долей концентрированной кислоты и воды в растворе, а также в виде количества молей вещества в литре раствора.
Концентрация раствора определяется по плотности с помощью значений, приведенных в справочных таблицах.

Пример.

Масса раствора соляной кислоты объемом 24,6 см 3 равна 26,2 г. Необходимо определить, в каком объемном соотношении концентрированная кислота смешана с водой, исходную концентрацию, а также весовую и молярную концентрацию (нормальность) раствора.
По расчетному значению плотности раствора ρ = 26,2/24,6 = 1,065 г/см 3 определите с помощью таблицы 3 объемные доли HCL и воды (1:2) и исходную концентрацию кислоты, из которой был приготовлен раствор (36,5% вес.).
Затем,используя таблицу 4 , найдите для раствора плотностью 1,065 г/см 3 интерполированием значений молярную концентрацию:

3,881 + (4,004 – 3,881)·(36,5 – 36,0) = 3,942 моль/л

Затем по таблице 5 определите весовую концентрацию раствора:

13,30 + (13,69 – 13,30)·(36,5 – 36,0) = 13,49 % вес.

3. Приготовление водных растворов соляной кислоты в заданном объемном соотношении.

Для приготовления растворов необходимо использовать соляную кислоту по ГОСТ 3118-78 с весовой концентрацией от 35 до 38 % вес. (таблица 1).
Если концентрация кислоты не известна, определите ее по плотности.
Приготовление раствора нужно осуществлять добавлением объема концентрированной кислоты в заданный объем дистиллированной воды, соблюдая требования техники безопасности. Используйте для приготовления раствора соответствующую емкость. Работайте под вытяжкой.

Пример.

Для приготовления 500 мл раствора в объемном соотношении 1:4 необходимо 100 мл концентрированной кислоты аккуратно влить в 400 мл дистиллированной воды, тщательно перемешать и перелить раствор в емкость из темного стекла с герметичной крышкой.

4. Приготовление водных растворов соляной кислоты требуемой весовой концентрации.

Для приготовления раствора необходимо смешать расчетные количества кислоты известной концентрации и дистиллированной воды.

Пример.

Необходимо приготовить 1 л раствора HCL концентрацией 6 % вес. из соляной кислоты концентрацией 36 % вес. (такой раствор используется в карбонатомерах КМ производства ООО НПП «Геосфера») .
По таблице 2 определите молярную концентрацию кислоты с весовой долей 6 % вес.(1,692 моль/л) и 36 % вес.(11,643 моль/л).
Рассчитайте объем концентрированной кислоты, содержащей такое же количество HCl (1.692 г-экв.), что и в приготавливаемом растворе:

1,692 / 11,643 = 0,1453 л.

Следовательно, добавив 145 мл кислоты (36 % вес.) в 853 мл дистиллированной воды, получите раствор заданной весовой концентрации.

5. Приготовление водных растворов соляной кислоты заданной молярной концентрации.

Для приготовления раствора с нужной молярной концентрацией (Mp) необходимо один объем концентрированной кислоты (V) влить в объем (Vв) дистиллированной воды, рассчитанный по соотношению

Vв = V(M/Mp – 1)

Где M – молярная концентрация исходной кислоты.
Если концентрация кислоты не известна, определите ее по плотности, используя таблицу 2 .

Пример.

Весовая концентрация используемой кислоты 36,3 % вес. Необходимо приготовить 1 л водного раствора HCL с молярной концентрацией 2,35 моль/л.
По таблице 1 найдите интерполированием значений 12,011 моль/л и 11,643 моль/л молярную концентрацию используемой кислоты:

11,643 + (12,011 – 11,643)·(36,3 – 36,0) = 11,753 моль/л

По приведенной выше формуле рассчитайте объем воды:

Vв = V (11,753 / 2,35 – 1) = 4·V

Принимая Vв + V = 1 л, получите значения объемов: Vв = 0,2 л и V = 0,8 л.

Следовательно, для приготовления раствора с молярной концентрацией 2,35 моль/л, нужно влить 200 мл HCL (36,3 % вес.) в 800 мл дистиллированной воды.

6. Расход соляной кислоты для определения карбонатности образцов горной породы.

Количество концентрированной кислоты, затрачиваемой на исследование образца, рассчитывается по следующим реакциям взаимодействия карбонатных веществ с учетом молекулярных весов (таблица 6) и молярной концентрации кислоты (таблица 2):

для кальцита:

CaCO3 + 2HCL = CaCL2 + H2O + CO2

для доломита:

CaMg(CO3)2 + 4HCL = CaCL2 + MgCL2 + 2H2O + 2CO2

для сидерита:

FeCO3 + 2HCL = FeCL2 + H2O + CO2

Наибольшее количество кислоты расходуется на разложение доломита, т.к. в 1 г CaMg(CO3)2 содержится 21,691 мг-экв., в 1 г CaCO3 – 19,982 мг-экв., а в 1 г FeCO3 – 17,262 мг-экв. Для полного разложения карбонатов необходимо израсходовать такое же количество мг-экв. HCL.

В 1 мл концентрированной соляной кислоты (35…38% вес.) содержится 11,267…12,381 мг-экв. (таблица 1). Поэтому на разложение 1 г доломита теоретически необходимо от 21,691 / 12,381 = 1,75 мл до 21,691 / 11,267 = 1,92 мл концентрированной кислоты (таблица 7).

При проведении исследований образцов горных пород расход концентрированной кислоты должен быть не менее 2 мл на 1 г карбонатных веществ. Избыток кислоты необходим для нормального протекания химической реакции.
Расчетные значения объема растворов кислоты, необходимого для взаимодействия 1 г карбонатов с кислотой, даны в таблице 8 .
Расход водных растворов, содержащих оптимальный избыток соляной кислоты для полного разложения 1 г карбонатных пород, приведен в таблице 9.
Фактический объем раствора кислоты, расходуемой на исследование одного образца, устанавливает изготовитель карбонатомеров.

Для карбонатомеров серии КМ производства ООО НПП «Геосфера» расход концентрированной соляной кислоты на один образец составляет не более 2,35 мл .

7. Подготовка образца

Для определения карбонатности горной породы необходима навеска измельченного образца массой от 500 мг до 1000 мг. Навеска большей массы позволяет достовернее определить содержание кальцита и доломита, особенно в низкокарбонатных образцах.

Для получения навески массой 1000 мг нужно отобрать и измельчить не менее 3 г сухих флагментов керна или промытых и высушенных частиц шлама основной породы.

После измельчения образца необходимо просеять порошок через сито с размером ячеек 0,056 мм или 0,063 мм.

Если образец отобран из нефтенасыщенного керна или шлама, то после измельчения следует выполнить экстрагирование образца органическим растворителем (четыреххлористым углеродом CCl4 или хлороформом CHCl3).

Для экстрагирования просеянный порошок необходимо насыпать кучно на листок фильтровальной бумаги и с помощью пипетки нанести на него под вытяжкой 30…40 капель растворителя. После испарения растворителя из образца нужно отобрать навеску для взвешивания.

Взвешивание следует осуществлять на электронных весах не ниже 3 класса точности, имеющих дискретность отсчета не менее 1 мг. Взвешиваемый образец рекомендуется насыпать на подложку из плотной мелованной бумаги (для удобства последующей засыпки в контейнер реакционной камеры карбонатомера).

Следует учитывать, что неточное взвешивание образца увеличивает погрешность определения карбонатности. Например, при погрешности взвешивания ± 10 мг дополнительная ошибка определения карбонатности образца массой 500 мг составляет ± 2%.

8. Нейтрализация остатков соляной кислоты

После окончания реакции взаимодействия карбонатных веществ с кислотой в растворе остается определенное количество HCl, зависящее от карбонатности исследованного образца породы.
При содержании карбонатов в образце 100% вес. это количество соответствует избыточному объему HCl, введенному в раствор сверх расчетного количества кислоты, необходимого для разложения 1 г карбонатных веществ (таблица 7,8). Если карбонатность образца меньше 100 % вес., избыток HCl в растворе увеличивается на количество непрореагированной кислоты.

Для нейтрализации остатков HCl необходимо добавить в раствор равное количество мг-экв. одного из веществ, взаимодействующих с соляной кислотой (например, бикарбонат натрия NaHCO3, бикарбонат калия KHCO3, углекислый натрий Na2CO3, углекислый калий K2CO3, гидроокись натрия NaOH или гидроокись калия KOH).

Расчетное количество безводных веществ, затрачиваемых на нейтрализацию кислоты, содержащейся в 1 мл водных водных растворов HCl разной концентрации, приведено в таблице 10 .

Количество вещества, используемого для нейтрализации остатков HCl после исследования образца породы массой 1 г, может быть определено исходя из объема раствора кислоты, не затраченной на реакцию.

Пример.

При исследовании образца породы массой 1 г, содержащего 85% кальцита, израсходовано 15 мл водного раствора HCl (1:6), приготовленного из кислоты с концентрацией 38% вес. Необходимо определить количество NaHCO3 для нейтрализации остатков HCl после реакции.

Расчетный объем раствора кислоты для разложения 1 г CaCO3 равен 11,3 мл (таблица 8).

Избыток раствора HCl составляет 15,0 – 11,3 = 3,7 мл.

Расчетное количество непрореагированной кислоты равно 11,3·(1 – 85/100) = 1,7 мл. Следовательно, необходимо нейтрализовать кислоту в растворе объемом 3,7 + 1,7 = 5,4 мл.

Соляная кислота – это раствор хлористого водорода в воде. Хлористый водород (HCl) при обычных условиях бесцветный газ со специфическим острым запахом. Однако мы имеем дело с его водными растворами, поэтому остановимся только на них.

Соляная кислота – бесцветный прозрачный раствор с острым запахом хлористого водорода. В присутствии примесей железа, хлора или других веществ кислота имеет желтовато-зеленый цвет. Плотность раствора соляной кислоты зависит от концентрации хлористого водорода в ней; некоторые данные приведены в таблице 6.9.

Таблица 6.9. Плотность растворов соляной кислоты различной концентрации при 20°С.

Из этой таблицы видно, что зависимость плотности раствора соляной кислоты от ее концентрации с удовлетворительной для технических расчетов точностью можно описать формулой:

d = 1 + 0,5*(%) / 100

При кипении разбавленных растворов содержание HCl в парах меньше, чем в растворе, а при кипении концентрированных растворов - больше, чем в растворе, что отражено в приведенной на рис. 6.12 диаграмме равновесия. Постоянно кипящая смесь (азеотроп) при атмосферном давлении имеет состав 20,22 % вес. HCl, температуру кипения 108,6°С.

Наконец, еще одно важное преимущество соляной кислоты - это практически полная независимость времени ее приобретения от времени года. Как видно из рис. № 6.13 , кислота промышленной концентрации (32-36%) замерзает при температурах, практически недостижимых для европейской части России (от -35 до -45°С), в отличие от серной кислоты, которая замерзает при плюсовых температурах, что требует введения операции разогрева цистерн.

Соляная кислота не обладает недостатками, присущими серной кислоте.

Во-первых, хлористое железо обладает повышенной растворимостью в растворе соляной кислоты (рис. 6.14 ), что позволяет поднять концентрацию хлористого железа в растворе до величины 140 г/л и даже больше; исчезает опасность образования осадка на поверхности.

Работа с соляной кислотой может осуществляться при любой температуре внутри здания (даже при 10°С), и это не вызывает заметных изменений в составе раствора.

Рис. 6.12. Диаграмма равновесия жидкость – пар для системы HCl – H 2 O.

Рис. 6.13. Диаграмма состояния (плавкости) системы HCl–H 2 O.

Рис. 6.14 . Равновесие в системе HCl – FeCl 2 .

Наконец, еще очень важное преимущество соляной кислоты - это полная совместимость с флюсом, в котором используются именно хлориды.

Некоторым недостатком соляной кислоты как реактива является высокая летучесть. Нормативами допускается концентрация 5 мг/м 3 объема воздуха в цехе. Зависимость упругости паров в равновесном состоянии над кислотой различной процентной концентрации дана в таблице 6.10. В целом при концентрации кислоты в ванне менее 15% масс это условие удовлетворяется. Однако при повышении температур в цехе (то есть в летнее время) возможно превышение этого показателя. Определенную информацию о том, какая концентрация кислоты при конкретной температуре цеха допустима, можно определить из рис. 6.15.

Зависимость скорости травления от концентрации и температуры отображена на рис. 6.16.

Недостатки травления обычно вызываются следующим:

• использованием кислоты с большей или меньшей концентрацией, по сравнению с оптимальной;
• малой длительностью травления (ожидаемую длительность травления при разных концентрациях кислоты и железа можно оценить из рис. 6.17 ;
• пониженной температурой по сравнению с оптимальной;
• отсутствием перемешивания;
• ламинарным движением травильного раствора.

Эти проблемы обычно решаются с помощью конкретных технологических приемов.

Таблица 6.10. Зависимость равновесной концентрации хлористого водорода от концентрации кислоты в ванне.

Концентрация кислоты, %		Концентрация кислоты, %	Концентрация HСl в воздухе, мг/м 3
			200 (20°C)