Лекција во одделение 8 на тема: Хлороводородна киселина и нејзини соли.
цел : проучете ги хемиските својства на хлороводородната киселина и разгледајте го полето на примена на оваа киселина.
Задачи :
Образовно - во процес на истражување, да ги проучува хемиските својства на хлороводородната киселина и да се запознае со квалитативната реакција на хлоридниот јон.
Развивање - да се развијат понатамошни вештини за составување равенки на хемиски реакции; учат да споредуваат, генерализираат, анализираат и извлекуваат заклучоци.
Образовно - да се развие когнитивна активност преку експеримент.
Вид на лекција : лекција за асимилација на нови знаења.
Метод на настава : објаснувачко-илустративно, пребарување на проблеми, практична работа, употреба на ИКТ.
Организациски форми : разговор, практична работа, студентски пораки.
ЗА опрема и реагенси: периодична табела на хемиски елементи, табела за растворливост, штанд со епрувети, хлороводородна киселина, натриум хидроксид, сребро нитрат, бакар, магнезиум, алуминиум, син лакмус, метил портокал, фенолфталеин.
Техники за подобрување на менталната активност на учениците:
Анализа на едукативни информации.
Откривање на меѓусубјективни врски помеѓу хемијата, физиката, биологијата.
Ставање хипотези.
Анализа и изготвување генерализирани заклучоци.
За време на часовите.
Вовед од наставникот:
Темата на нашата лекција е „Хлороводородна киселина и нејзините својства“. (слајд 1)
Зборовите на Гете ќе бидат мотото на нашиот час:
„Само да знаеш не е сè, треба да можеш да го користиш знаењето“. (w. 2)
Е мора да покажете како можете да го користите вашето знаење во различни ситуации. Прво, да се потсетиме што знаеме за киселините. Прво прашање:
Што е киселина? (комплексна супстанција која се состои од атоми на водород и кисела резидуа).
Колку атоми на водород може да има во киселини? Како се класифицираат според овој критериум? (еден, два, три основен). Дајте примери.
Што може да го замени водородот? Кој е резултатот? (метали; соли).
Дајте ја дефиницијата за соли. (Сложени супстанции кои се состојат од метални атоми и киселински остаток).
Физички својства:
Концентрирана хлороводородна киселина (масен дел од водород хлорид е 37%) е безбоен раствор, силно запален во влажен воздух, со остар мирис како резултат на ослободување на водород хлорид. (слајд 3 видео од експериментот „Својства на изгорена хлороводородна киселина“)
Добивање на хлороводородна киселина:
1. Во индустријата, се добива со согорување на водород во хлор и растворање на реакциониот производ во вода.
2. Во лабораторија Х. 2 ПА 4 +2 NaCl →2 HCl + На 2 ПА 4
Овој гас лесно се раствора во вода: до 450 волумени на водород хлорид - во еден волумен на вода. Во епруветата се формира хлороводородна киселина - раствор на водород хлорид во вода.
Хемиски својства:
1) Промена на бојата на индикаторот (лакмус - црвена)
2) Интеракција со метали (ако металот е во редот што го составил Н.Н. Бекетов на водород, тогаш се ослободува водород и се формира сол.
Исклучок HNO 3 (се ослободуваат други гасови)
М.г. + 2 HCl → MgCl 2 + Х. 2 2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 Cu + HCl →
Практична работа
3) Интеракција со основни и амфотерични оксиди:
MgO + 2HCl → MgCl 2 + H 2 O ZnO + 2 HCl→ ZnCl 2 + Х. 2 О
4) Интеракција со бази:
HCl + KOH → KCl + H 2 O 3 HCl + Al (OH) 3 → AlCl 3 + 3H 2 O
5) Реагира со соли (во согласност со голем број киселини, секоја претходна киселина може да ја измести следната од солта), друга киселина и друга сол се формираат.
HNO 3
Х. 2 ПА 4 , HCl, H 2 ПА 3 , Х. 2 СО 3 , Х. 2 С, Х. 2 SiO 3
────────────────────────
Х. 3 ПО 4
CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 О + СО 2
6) Тој е во интеракција со сребро нитрат, се формира бел талог, кој не се раствора во вода или киселини.
HCl + AgNO 3 → AgCl ↓ + HNO 3
Сребрениот нитрат е реагенс за хлороводородна киселина и нејзините соли, т.е. се користи како квалитативна реакција за препознавање на јони на хлорид.
Практична работа
7) Реагира со оксиданти (MnO 2 , КМО 4 , KClO 3 )
6HCl + KClO 3 \u003d KCl + 3H 2 O + 3Cl 2
Заклучок: во сите реакции што ги проучувавме, добиени се хлориди - соли на хлороводородна киселина.
Се свртуваме кон проучување на соли на хлороводородна киселина, кои се нарекуваат хлориди.
Соли на хлороводородна киселина - хлориди .
Примање:
1. Интеракција на метали со хлор.
2Fe + 3Cl 2 → 2FeCl 3
2. Интеракција на хлороводородна киселина со метали.
Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2
3. Интеракција на хлороводородна киселина со оксиди
CaO + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O
4. Интеракција на хлороводородна киселина со хидроксиди
Ба (ОХ) 2 + 2HCl → BaCl 2 + 2 ч 2 О
5. Интеракција на хлороводородна киселина со некои соли
Pb (NO 3) 2 + 2HCl → PbCl 2 ↓ + 2HNO 3
Повеќето хлориди се растворливи во вода (со исклучок на сребро, олово и едновалентни хлориди на жива).
Примена на хлороводородна киселина и нејзините соли:
Хлороводородната киселина е дел од гастричниот сок и промовира варење на протеинска храна кај луѓето и животните.
Водород хлорид и хлороводородна киселина се користат за производство на лекови, бои, растворувачи и пластика.
Примена на основни соли на хлороводородна киселина:
KCl е ѓубриво, исто така се користи во стакло и хемиска индустрија.
HgCl 2 - жива хлорид - отров, кој се користи за дезинфекција во медицината, за облекување семе во земјоделството.
NaCl - трпезариска сол - суровина за производство на хлороводородна киселина, натриум хидроксид, водород, хлор, белило, сода. Се користи во индустријата за кожа и сапун, при готвење и конзервирање.
ZnCl 2 - за импрегнација на дрво против распаѓање, во медицината, при лемење.
AgCl - се користи во црно-бела фотографија, бидејќи има чувствителност на светлина - се распаѓа на светло и формира слободно сребро: 2AgCl \u003d\u003e 2Ag + Cl 2
Задачи за повторување и засилување
№1. Извршете трансформации според шемата:
HCl → Кл 2 → AlCl 3 → Ал(Ох) 3 → Ал 2 О 3 → AlCl 3 → Кл 2
# 2 Дадени се супстанции:
Zn, Cu, Ал, MgO, SiO 2 , Фе 2 О 3 , NaOH, Ал(Ох) 3 , Фе 2 (ПА 4 ) 3 , CaCO 3 , Фе(НЕ 3 ) 3
Која од овие супстанции ќе реагира со хлороводородна киселина. Напиши хемиски равенки
Број 3 Реши го проблемот:
Колку алуминиум ќе реагира со вишок на хлороводородна киселина за да произведе 5,6 L водород (NU)?
Д / З стр. 49, задача 4-5 стр. 169.
Рефлексија
Наставникот (заедно со учениците ја оценува лекцијата, ги прифаќа нивните предлози и желби).
Момци, што научи секој од вас на денешната лекција?
Дали сте ги совладале концептите: „хлориди“, „инхибитор“, „квалитативна реакција“?
Дали имаше моменти на недоразбирање?
Дали бевме во можност да ги решиме за време на разговорот?
Кои се најуспешните одговори на вашите другари?
Што ви се допадна или не ви се допадна на лекцијата и зошто?
Студентите одговараат на прашања, ја проценуваат комплетноста на стекнатото знаење и самооценуваат за нивната работа. Тие ги идентификуваат најинтересните и најцелосните одговори, го поткрепуваат нивното гледиште.
Откриен е степенот на исполнување на образовните цели.
Што е раствор на хлороводородна киселина? Тоа е соединение на вода (H2O) и водород хлорид (HCl), што е безбоен термички гас со карактеристичен мирис. Хлоридите добро се раствораат и се распаѓаат во јони. Хлороводородната киселина е најпознатото соединение кое формира HCl, така што можете детално да кажете за тоа и неговите карактеристики.
Опис
Раствор на хлороводородна киселина припаѓа на силната класа. Тој е безбоен, про transparentирен и лут. Иако техничката хлороводородна киселина има жолтеникава боја, се должи на присуството на нечистотии и други елементи. „Пуши“ во воздухот.
Треба да се напомене дека оваа супстанца е исто така присутна во телото на секоја личност. Во стомакот, поточно, во концентрација од 0,5%. Интересно, оваа сума е доволна за целосно уништување на сечилото на жилет. Супстанцијата ќе ја изеде за само една недела.
За разлика од истата сулфурна, патем, масата на хлороводородна киселина во раствор не надминува 38%. Можеме да кажеме дека овој индикатор е „критична“ точка. Ако почнете да ја зголемувате концентрацијата, супстанцијата едноставно ќе испари, како резултат на што водородниот хлорид едноставно ќе испари заедно со водата. Плус, оваа концентрација се одржува само на 20 ° С. Колку е поголема температурата, толку побрзо се случува испарувањето.
Интеракција со метали
Растворот на хлороводородна киселина може да претрпи многу реакции. Прво на сите, со метали, кои се спротивставуваат на водородот во серијата електрохемиски потенцијали. Ова е низата во која одат елементите додека се зголемуваат во таква карактеристична мерка како електрохемискиот потенцијал (φ 0). Овој индикатор е исклучително важен во полуреакциите за намалување на катјоните. Покрај тоа, токму оваа серија ја демонстрира активноста на металите прикажани од нив при реакции на редокс.
Значи, интеракцијата со нив се јавува со ослободување на водород во форма на гас и со формирање на сол. Еве еден пример за реакција со натриум, мек алкален метал: 2Na + 2HCl → 2NaCl + H 2.
Интеракцијата со други супстанции се одвива според слични формули. Вака изгледа реакцијата со алуминиум, лесен метал: 2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2.
Реакции со оксиди
Растворот на хлороводородна киселина, исто така, добро комуницира со овие супстанции. Оксидите се бинарни соединенија на елемент со кислород со состојба на оксидација од -2. Сите добро познати примери се песок, вода, 'рѓа, бои, јаглерод диоксид.
Хлороводородната киселина не комуницира со сите соединенија, туку само со метални оксиди. Реакцијата произведува и растворлива сол и вода. Пример е процесот што се јавува помеѓу киселина и магнезиум оксид, метал од алкална земја: MgO + 2HCl → MgCl 2 + H 2 O.
Реакции со хидроксиди
Таканаречените неоргански соединенија, во чиј состав има хидроксилна група -OH, во која атомите на водород и кислород се поврзани со ковалентна врска. И, бидејќи растворот на хлороводородна киселина комуницира само со метални хидроксиди, вреди да се спомене дека некои од нив се нарекуваат алкалии.
Значи, добиената реакција се нарекува неутрализација. Нејзиниот резултат е формирање на слабо раздвојувачка супстанција (тоа е вода) и сол.
Пример е реакција на мал волумен на раствор на хлороводородна киселина и бариум хидроксид, мек метал подложен на алкална земја: Ba (OH) 2 + 2HCl \u003d BaCl 2 + 2H 2 O.
Интеракција со други супстанции
Покрај горенаведеното, хлороводородната киселина може да реагира и со други видови соединенија. Особено со:
- Метални соли, кои се формираат од други, послаби киселини. Еве еден пример за една од овие реакции: Na 2 Co 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 O + CO 2. Тука е прикажана интеракцијата со солта на јаглеродна киселина (H 2 CO 3).
- Силни оксидирачки агенси. Со манган диоксид, на пример. Или со калиум перманганат. Ваквите реакции се придружени со ослободување на хлор. Еве еден пример: 2KMnO 4 + 16HCl → 5Cl 2 + 2MnCl 2 + 2KCl + 8H 2 O.
- Амонијак. Станува збор за водород нитрид со формулата NH 3, што е безбоен, но остар мирис на гас. Последица на нејзината реакција со раствор на хлороводородна киселина е маса на густ бел чад, која се состои од мали кристали на амониум хлорид. Кој, патем, на сите им е познат како амонијак (NH 4 Cl). Формулата за интеракција е следнава: NH 3 + HCl → NH 4 CL.
- Сребрениот нитрат е неорганско соединение (AgNO 3), што е сол на азотна киселина и метал на сребро. Поради контакт со раствор на хлороводородна киселина, се јавува квалитативна реакција - формирање на урнат талог на сребро хлорид. Кој не се раствора во азот. Изгледа вака: HCL + AgNO 3 → AgCl ↓ + HNO 3.
Добивање на супстанцијата
Сега можеме да зборуваме за тоа што се прави за да се формира хлороводородна киселина.
Прво, со согорување на водород во хлор, се добива главната компонента - гасен водород хлорид. Кој потоа се раствора во вода. Резултатот од оваа едноставна реакција е формирање на синтетичка киселина.
Оваа супстанца може да се добие и од офтајмс. Ова се гасови од хемиски отпад. Тие се формираат во широк спектар на процеси. На пример, при хлорирање на јаглеводороди. Водородниот хлорид содржан во нив се нарекува офгас. И така добиената киселина, соодветно.
Треба да се напомене дека во последниве години се зголемува учеството на супстанции надвор од гас во вкупниот обем на неговото производство. И киселината формирана како резултат на согорување на водород во хлор е поместена. Сепак, во праведност, треба да се напомене дека содржи помалку нечистотии.
Домашна употреба
Многу производи за чистење кои луѓето од домаќинството редовно ги користат содржат одреден дел од раствор на хлороводородна киселина. 2-3 проценти, а понекогаш и помалку, но тоа е таму. Затоа, кога ставате водовод во ред (измијте ги плочките, на пример), треба да носите ракавици. Висококиселите производи можат да ја оштетат вашата кожа.
Друго решение се користи како отстранувач на дамки. Тоа помага да се ослободите од мастилото или 'рѓата на облеката. Но, за да може ефектот да се забележи, мора да се користи поконцентрирана супстанција. Погоден е 10% раствор на хлороводородна киселина. Патем, совршено ја отстранува скалата.
Важно е правилно да се чува супстанцијата. Содржат киселина во стаклени контејнери и недостапни за животни и деца. Дури и слаб раствор што се појавува на кожата или мукозните мембрани може да предизвика изгореници на хемикалија. Ако тоа се случи, потребно е итно да се исплакнат областите со вода.
Во областа на градежништвото
Употребата на хлороводородна киселина и нејзините раствори е популарен начин за подобрување на многу процеси на градење. На пример, често се додава во бетонска мешавина за да се зголеми отпорноста на мраз. Покрај тоа, на овој начин се зацврстува побрзо, а отпорноста на theидањето на влага се зголемува.
Хлороводородната киселина се користи и како отстранувач на варовник. Неговото 10% решение е најдобриот начин да се справите со нечистотијата и ознаките на црвените тули. Не се препорачува да се користи за чистење на други. Структурата на другите тули е почувствителна на оваа супстанца.
Во медицината
Во оваа област, предметната супстанција исто така активно се користи. Разредената хлороводородна киселина ги има следниве ефекти:
- Вари протеини во стомакот.
- Запира развој на малигни тумори.
- Помага во лекување на рак.
- Нормализира киселинско-базната рамнотежа.
- Служи како ефикасна алатка во превенција на хепатитис, дијабетес мелитус, псоријаза, егзема, ревматоиден артритис, жолчни камења, розацеа, астма, уртикарија и многу други болести.
Ми падна на ум идејата да се разреди киселината и да се користи внатре во оваа форма, а не во составот на лековите? Ова се практикува, но строго е забрането да се прави без лекарски совет и добивање упатства. Погрешно пресметување на пропорциите, може да проголтате вишок раствор на хлороводородна киселина и едноставно да го изгорите стомакот.
Патем, сеуште можете да земате лекови кои го стимулираат производството на оваа супстанца. И не само хемиски. Истиот каламус, мента и пелин придонесуваат за ова. Супи врз основа на нив може да се направат сами, и да се пијат за превенција.
Изгореници и труење
Колку и да е ефикасен овој лек, тој е опасен. Хлороводородната киселина, во зависност од концентрацијата, може да предизвика четири степени на хемиски изгореници:
- Има само црвенило и болка.
- Се појавуваат плускавци со чиста течност и едем.
- Се формира некроза на горните слоеви на кожата. Меурчиња се полни со крв или облачна содржина.
- Лезијата ги достигнува тетивите и мускулите.
Ако супстанцијата некако влезе во очите, исплакнете ги со вода, а потоа со раствор на сода. Но, во секој случај, првото нешто што треба да направите е да повикате брза помош.
Голтањето со киселина е полн со остри болки во градите и стомакот, едем на ларинксот, повраќање на крвни маси. Како резултат на тоа, сериозни патологии на црниот дроб и бубрезите.
И првите знаци на труење со пареа вклучуваат сува, честа кашлица, гушење, оштетување на забите, чувство на печење во мукозните мембрани и абдоминална болка. Мерките за прва помош вклучуваат миење и плакнење на устата со вода и пристап до свеж воздух. Само токсиколог може да обезбеди вистинска помош.
1.2679; G црн 51,4 ° C, стр критериум 8,258 MPa, d критика 0,42 g / cm 3; -92,31 kJ / mol, DH pl 1,9924 kJ / mol (-114,22 ° C), DH eff 16,1421 kJ / mol (-8,05 ° C); 186,79 J / (mol ДО); притисок на пареа (Pa): 133,32 · 10 -6 (-200,7 ° C), 2,775 · 10 3 (-130,15 ° C), 10,0 · 10 4 (-85,1 ° C), 74,0 * 10 4 (-40 ° С), 24,95 * 10 5 (О ° С), 76,9 * 10 5 (50 ° С); ур-ција на зависноста од температурата на притисокот на пареата lgp (kPa) \u003d -905,53 / T + 1,75logT- -500,77 · 10 -5 T + 3,78229 (160-260 K); коефициент. компресибилност 0,00787; g 23 mN / cm (-155 ° C); r 0,29 · 10 7 Ом · m (-85 ° C), 0,59 · 10 7 (-114,22 ° C). Видете исто така табела. еден
Растворливост на HCl во јаглеводороди на 25 ° C и 0,1 MPa (мол%): во пентан-0,47, хексан-1,12, хептан-1,47, октан-1,63. П-спроводливоста на HC1 во алкил и арил халоиди е мала, на пример. 0,07 mol / mol за C 4 H 9 C1. P-вредноста во опсег од -20 до 60 ° С се намалува во сериите дихлороетан-три-хлороетан-тетрахлороетан-триклоретилен. П-задржувањето на 10 ° C во голем број алкохоли е околу 1 mol / mol алкохол, во етери на карбоксилни киселини 0,6 mol / mol, во карбоксилни киселини 0,2 mol / mol. Во етерите се формираат стабилни додатоци R 2 O · HCl. Рим-римата на HC1 во топењето на хлорид го почитува законот на Хенри и е 2,51 · 10 -4 (800 ° C) за KCl, 1,75 · 10 -4 mol / mol (900 ° C), за NaCl 1,90 · 10 -4 мол / мол (900 ° C).
Сол на тоа. Распуштањето на HCl во вода е многу егзотермично. процес, за бесконечно декомпонирање. раствор на вода D H 0 растворање HCl-69,9 kJ / mol, јон Cl -- 167,080 kJ / mol; HC1 во вода е целосно јонизиран. P-вредноста на HC1 во вода зависи од температурата (Табела 2) и парцијалниот притисок на HC1 во гасната смеса. Густина на распаѓање на хлороводородна киселина. концентрацијата и h на 20 ° C се претставени во табела. 3 и 4. Со зголемување на температурата, хлороводородната киселина се намалува, на пример: за 23,05% солна киселина на 25 ° C h 1364 mPa s, на 35 ° C 1,170 mPa s хлороводородна киселина што содржи h молови вода на 1 mol HC1 е [kJ / (kg · K)]: 3,136 (n \u003d 10), 3,580 (n \u003d 20), 3,902 (n \u003d 50), 4,036 (n \u003d 100), 4,061 (n \u003d 200) )
HCl формира азеотропна мешавина со вода (Табела 5). Во системот на вода HCl, има три еутектички. точки: - 74,7 ° C (23,0% по маса на HCl); -73,0 ° C (26,5% HCl); -87,5 ° C (24,8% HC1, метастабилна фаза). Познати кристални хидрати HCl nH 2 O, каде n \u003d 8, 6 (мп -40 ° С), 4, 3 (мп -24,4 ° С), 2 (мп -17, 7 ° C) и 1 (mp -15,35 ° C). Мразот кристализира од 10% хлороводородна киселина на -20, од \u200b\u200b15% на -30, од \u200b\u200b20% на -60 и од 24% на -80 ° С. Рим-рамата на метало-халидите се намалува со зголемување на концентрацијата на HCl во хлороводородна киселина, која се користи за солење на истите.
Хемиски својства. Чистата сува HCl започнува да се дисоцира над 1500 ° C и е хемиски пасивна. Мн. метали, C, S, P не комуницираат. дури и со течна HCl. Реагира со нитриди, карбиди, борди, сулфиди над 650 ° C, со хидриди на Si, Ge и B-присуство. АlСl 3, со оксиди на транзиционен метал - на 300 ° С и погоре. Оксидирани O 2 и HNO 3 до Cl 2, со SO 3 дава C1SO 3 H. Околу p-јони со орга. соединенија, видете хидрохалогенација.
ОД хлороводородна киселина е хемиски многу активна. Се раствора со ослободување на H 2 сите метали кои имаат негативни. нормален потенцијал,со мене. оксиди и хидроксиди на метали формира хлориди, ослободува слободно. од тебе соли како што се фосфати, силикати, борати, итн.
Примање.Во матурска-сти HCl добиете трага. методи-сулфат, синтетички. и од offgas (странични гасови) на голем број процеси. Првите два методи се ирелевантни. Значи, во САД во 1965 година уделот на абгас хлороводородна киселина беше 77,6% во вкупниот обем на производство, а во 1982-94%.
Производството на хлороводородна киселина (реактивно, добиено со метод на сулфат, синтетички, надвор од гас) се состои во добивање на HCl проследено со. неговата апсорпција во вода. Во зависност од методот на отстранување на топлината на апсорпција (достигнува 72,8 kJ / mol), процесите се поделени на изотермални, адијабатски. и комбинирано.
Методот на сулфат се базира на интеракција. NaCl со конц. H 2 SO 4 на 500-550 ° C Реагирајте. гасовите содржат од 50-65% HCl (печки на муфел) до 5% HCl (реактор со флуидизиран кревет). Предложено е да се замени H 2 SO 4 со мешавина на SO 2 и O 2 (температура на процесот приближно 540 ° C, кат.-Fe 2 O 3).
Директната синтеза на HCl се базира на синџирот p-ција на согорување: H 2 + Cl 2 2HCl + 184,7 kJ Константата на рамнотежата K p се пресметува со ur-niy: logK p \u003d 9554 / T- 0,5331g T + 2,42.
P-цијата е иницирана од светлина, влага, цврст порозен (јаглен, порозен Pt) и некој рудар. во тебе (кварц, глина). Синтезата се изведува со вишок H 2 (5-10%) во комори за согорување изработени од челик, графит, кварц, огноотпорни тули. Наиб. модерен материјал што спречува контаминација на HCl, графит импрегниран со -фенол-формалд. смоли. За да се спречи експлозивно согорување, реагенсите се мешаат директно во факелот на пламенот на горилникот. До врвот. разменувачи на топлина се инсталираат во зоната на коморите за согорување за ладење на реакцијата. гасови до 150-160 ° С. Моќ на модерната графитни печки достигнуваат 65 тони на ден (во однос на 35% хлороводородна киселина). Во случај на недостаток на H 2 нанесете декомпонирање. модификации на процесот; на пример, мешавина од Cl 2 со пареа се пренесува преку слој на порозен топол јаглен:
2Cl 2 + 2H 2 O + C: 4HCl + CO 2 + 288,9 kJ
Температурата на процесот (1000-1600 ° C) зависи од видот на јагленот и присуството во него на нечистотии кои се катализатори (на пример, Fe 2 O 3). Употребата на мешавина на СО со водена пареа ветува:
CO + H 2 O + Cl 2: 2HCl + CO 2
Повеќе од 90% од хлороводородна киселина во развиените земји се добива од HCl без гас, формиран при хлорирање и дехидрохлорирање на орган. соединенија, пиролиза на хлорорг. отпад, метални хлориди, добивање не-хлор од поташа. ѓубрива и сл. Абгаз содржи распаѓање. број на HC1, инертни нечистотии (N 2, H 2, CH 4), малку растворливи во вода орган. супстанции (хлоробензен, хлорометан), супстанции растворливи во вода (оцетна киселина, хлорал), кисели нечистотии (Cl 2, HF, O 2) и вода. Примена на изотермална апсорпцијата се препорачува при мала содржина на HC1 во гасови (но со содржина на инертни нечистотии помала од 40%). Наиб. ветувачки апсорбери на филмови, овозможувајќи да се извлече од оригиналниот гас од 65 до 85% HCl.
Наиб. широко се користат адијабатски шеми. апсорпција. Абгас се инјектира во дното. дел од абсорберот и вода (или разредена хлороводородна киселина) во контра-проток до врвот. Хлороводородната киселина се загрева до точка на вриење како резултат на топлината на растворање на HCl. Промената на температурата на апсорпција и концентрацијата на HCl е дадена на сл. 1. Апсорпцијата на Т-ра се одредува според точката на вриење од соодветната концентрација (максимум Т-ра-т. Точката на вриење на азеотропната смеса е околу 110 ° С).
На сл. 2 покажува типично адијабатско коло. апсорпција на HCl од гасови формирани за време на хлорирање (на пример, добивање на хлоробензен). НСl се апсорбира во апсорберот 1, а остатоците од орган се слабо растворливи во вода. ин-ин се одделува од вода по кондензација во апарат 2, прочистен во опашката колона 4 и сепаратори 3, 5 и се добива комерцијална хлороводородна киселина.
Слика: 1. Шема на дистрибуција на t-p (крива 1) и
Воден раствор на водород хлорид беше наречен хлороводородна киселина бидејќи долго време се добиваше од трпезариска сол, дејствувајќи врз него со сулфурна киселина. Овој таканаречен метод на сулфат за производство на хлороводородна киселина бил единствен долго време. Тогаш тие започнаа да добиваат синтетички водород хлорид од хлор и водород. Покрај тоа, значителни количини на водород хлорид се добиваат како нуспроизвод од хлорирање на органски материи и други производи.
Така, во индустријата, хлороводородната киселина се добива на следниве начини:
- - сулфат;
- - синтетички;
- - од offgas (странични гасови) на голем број процеси.
Во сите случаи, производството на хлороводородна киселина (реактивно, добиено со метод на сулфат, синтетички, надвор од гас) се состои од две фази:
- 1) добивање на водород хлорид
- 2) апсорпција (апсорпција) на водород хлорид од вода.
Во зависност од методот на отстранување на топлината на апсорпција, која достигнува 72,8 kJ / mol, процесите се делат на изотермални (на постојана температура), адијабатски (без размена на топлина со околината) и комбинирани.
Метод на сулфат: врз основа на интеракција на натриум хлорид со сулфурна киселина Н 2 SO 4 (92-93%) на 500-550 ° С.
2NaCl + H 2 SO 4\u003e Na 2 SO 4 + 2HCl
Не се користи помалку концентрирана сулфурна киселина, бидејќи во овој случај водородниот хлорид би бил претерано разреден со водена пареа, што би го отежнило добивањето на концентрирана хлороводородна киселина. Во технолошкиот процес, дали е пожелно да се користи грубозрнеста испарена сол поради нејзината порозност? лесно се заситува со киселина за да формира хомогена маса. Сепак, испарената сол содржи променлива количина на влага, што го отежнува дозирањето на суровините и регулирањето на температурата на печките. Камената сол се карактеризира со постојана влага, но е позагадена од нечистотии на CaSO 4, Fe 2 O 3 и други, преминувајќи во натриум сулфат. Покрај тоа, употребата на камена сол е поврзана со потребата за мелење и поинтензивно мешање со сулфурна киселина.
Реакционите гасови од печките на муфелот содржат од 50-65% водород хлорид, а гасовите од реакторите со флуидизиран кревет до 5% HCl. Во моментов, се предлага да се замени сулфурната киселина со мешавина на SO 2 и O 2 користејќи Fe 2 O 3 како катализатор и да се спроведе процесот на температура од 540 ° C.
Синтезата на водород хлорид од елементите дава концентриран хлороводороден гас (кој содржи 80-90% и повеќе HCl), кој може лесно да се течни, а неговата апсорпција во дестилирана вода овозможува да се добие чиста реактивна киселина, чија концентрација, доколку е потребно, може да достигне 38%.
Директната синтеза на хлороводородна киселина се базира на верижна реакција на согорување:
H 2 + Cl 2 - 2HC1 + 184,7 kJ.
Реакцијата е иницирана од светлина, влага, цврсти порозни материи (јаглен, сунѓереста платина) и некои минерали (кварц, глина). Апсолутно сувиот хлор и водородот не комуницираат едни со други. Присуството на траги од влага ја интензивира реакцијата што може да експлодира. Во производствените постројки се врши тивко, неексплозивно согорување на водород во прилив на хлор. Водородот се снабдува со вишок од 5-10%, што овозможува целосно искористување на повредниот хлор и добивање на хлороводородна киселина незагадена со хлор.
Согорувањето на мешавина од хлор и водород се врши во печки со различни дизајни, кои се мали комори направени од огноотпорни тули, споен кварц, графит или метал. Најсовремен материјал што спречува контаминација на производот е графит импрегниран со смоли од фенол-формалдехид. За да се спречи експлозивно согорување, реагенсите се мешаат директно во факелот на пламенот на горилникот. Во горната зона на коморите за согорување, инсталирани се разменувачи на топлина за ладење на реакционите гасови на 150-160 ° С. Капацитетот на современите графитни печки достигнува 65 тони на ден. (во смисла на хлороводородна киселина што содржи 35% HCl).
Добивате хлороводородна киселина од хлор и водород? главниот метод за индустриско производство на овој производ.
Во случај на недостаток на водород, се користат различни модификации на процесите. На пример, мешавина од Cl 2 со пареа се пренесува преку слој на порозен топол јаглен:
2C1 2 + 2H 2 O + C\u003e 4HC1 + CO 2 + 288,9 kJ.
Температурата на процесот е 1000-1600 ° C, во зависност од видот на јагленот и присуството на нечистотии кои се катализатори, на пример Fe 2 O 3.
Ветува и употреба на мешавина на СО со водена пареа:
CO + H 2 O + Cl 2\u003e 2HC1 + CO 2.
Значителна количина на хлороводородна киселина во моментов се добива од гас-хидроген хлорид HCl, кој се формира за време на хлорирање и дехидрохлорирање на органски соединенија, пиролиза на органохлорни отпадоци, метални хлориди, добивање на калиум нехлорирани ѓубрива, итн. , CH 4), малку растворливи во вода органски материи (хлоробензен, хлорометани), растворливи во вода супстанции (оцетна киселина, хлорал), кисели нечистотии (Cl 2, HF, O 2) и вода. Кога содржината на инертни нечистотии е помала од 40%, препорачливо е да се користи изотермална апсорпција на HCl во гасови надвор од гас. Најмногу ветуваат апсорберите на филмови, кои овозможуваат да се извлече од 65% до 85% HCl од оригиналните гасови.
Во руската индустрија, најшироко се користат шеми на адијабатска апсорпција за добивање на хлороводородна киселина. Гасовите надвор од гас се воведуваат во долниот дел на абсорберот, а водата (или разредената хлороводородна киселина) се воведува во спротивна струја во горниот дел. Хлороводородната киселина се загрева до точката на вриење како резултат на топлината на растворање на HCl. Зависноста на промената на температурата на апсорпција и концентрацијата на HCl е прикажана на слика 1.
Температурата на апсорпција се одредува според точката на вриење на киселината со соодветната концентрација; максималната точка на вриење на азеотропната смеса е околу 110 ° С.
Слика: еден
Типична шема за адијабатска апсорпција на HCl од гасови формирана за време на хлорирање (на пример, при добивање хлоробензен) е прикажана на слика 2. Водородниот хлорид се апсорбира во апсорберот 1, а остатоците од слабо растворливи во вода органски материи се одделуваат од вода по кондензацијата во единицата 2, и понатаму се прочистуваат во опашката 4 и сепаратори 3, 5 и добијте комерцијална хлороводородна киселина.
Слика: 2 : Шема на типична адијабатска апсорпција на хлороводородна киселина од гасови. еден? адијабатски апсорбер; 2? кондензатор; 3, 5? сепаратори; 4? опашка низа; 6? собирање на органска фаза; 7? собирање на водната фаза; 8, 12? пумпи; девет? соголување колона; десет? разменувач на топлина; единаесет? собирање на комерцијална киселина
Производството на хлороводородна киселина од гасови надвор од гасови со употреба на комбинирана шема за апсорпција е прикажано како типична шема на слика 3. Во колоната за адиабатска апсорпција се добива солна киселина со намалена концентрација, но ослободена од органски нечистотии. Киселина со зголемена концентрација на HC1 се произведува во колона за изотермална апсорпција при ниски температури. Стапката на обновување на HCl од гасови при употреба на разредени киселини како абсорбента е 95-99%. Кога чиста вода се користи како абсорбента, закрепнувањето е скоро завршено.
Слика: 3 : Шема на типична комбинирана апсорпција на хлороводородна киселина од гасови без гас 1 - колона за апсорпција на адијабат; 2 - кондензатор; 3 - сепаратор на гас; 4 - сепаратор; 5 - фрижидер; 6, 9 - собирачи на киселини; 7 - пумпи; 8 - изотермален апсорбер.
ОДНОС НА Метали до киселини
Најчесто, во хемиската пракса се користат силни киселини како што е сулфурна киселина.H 2 SO 4, хлороводороден HCl и азот HNO 3 ... Следно, разгледајте го односот на разни метали со наведените киселини.
Хлороводородна киселина ( HCl)
Хлороводородна киселина е техничко име за хлороводородна киселина. Се добива со растворање на гасен водород хлорид во вода -HCl ... Поради неговата мала растворливост во вода, концентрацијата на хлороводородна киселина во нормални услови не надминува 38%. Затоа, без оглед на концентрацијата на хлороводородна киселина, процесот на дисоцијација на неговите молекули во воден раствор е активен:
HCl H + + Cl -
Водородни јони се формираат во овој процесH + дејствува како оксидирачко средство, оксидира метали лоцирани во линија на активност лево од водородот ... Интеракцијата продолжува според шемата:
Јас + HCl сол +Х. 2
Во овој случај, солта е метален хлорид (NiCl 2, CaCl 2, AlCl 3 ), во која бројот на јони на хлорид одговара на оксидационата состојба на металот.
Хлороводородната киселина е слаб оксидирачки агенс; затоа, металите со променлива валентност се оксидираат од неа за да пониски позитивни состојби на оксидација:
Fe 0 → Fe 2+
Ко 0 → Ко 2+
Ни 0 → Ni 2+
Cr 0 → Cr 2+
Mn 0 → Mn 2+ и д-р .
Пример:
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2
2│ Ал 0 - 3 д - → Al 3+ - оксидација
│ H + + 2 д - → H 2 - реставрација
Хлороводородна киселина го пасивизира оловото ( Пб ). Пасивацијата на олово се должи на формирање на оловен хлорид, кој е тешко растворлив во вода (II ), што го штити металот од понатамошен напад на киселина:
Pb + 2 HCl PbCl 2 ↓ + H 2
Сулфурна киселина (Х. 2 ПА 4 )
Индустријата произведува сулфурна киселина со многу висока концентрација (до 98%). Треба да се разгледа разликата во оксидирачките својства на разреден раствор и концентрирана сулфурна киселина во однос на металите.
Разредена сулфурна киселина
Во разреден воден раствор на сулфурна киселина, повеќето од нејзините молекули се раздвојуваат:
H 2 SO 4 H + + HSO 4 -
HSO 4 - H + + SO 4 2-
Формирани јони H + ја извршува функцијата оксидатор .
Како солна киселина, разредена раствор на сулфурна киселина комуницира само со активни метали и просечна активност (се наоѓа во редот на активност до водород).
Хемиската реакција се одвива според шемата:
Јас + H 2 SO 4 ( разбиени .) → сол + H 2
Пример:
2 Al + 3 H 2 SO 4 (разред.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2
1│2Ал 0 - 6 д - → 2Al 3+ -оксидација
│ H + + 2 д - → H 2 - реставрација
Металите со променлива валентност се оксидираат со разреден раствор на сулфурна киселина до пониски позитивни оксидациони состојби:
Fe 0 → Fe 2+
Ко 0 → Ко 2+
Ни 0 → Ni 2+
Cr 0 → Cr 2+
Mn 0 → Mn 2+ и д-р .
Олово ( Пб ) не се раствора во сулфурна киселина (ако нејзината концентрација е под 80%) од добиената солPbSO 4 нерастворлив и создава заштитен филм на металната површина.
Концентрирана сулфурна киселина
Во концентриран раствор на сулфурна киселина (над 68%), повеќето од молекулите се наоѓаат во неразделен состојба, според тоа сулфурот делува како оксидирачко средство во највисока состојба на оксидација (S +6 ) КонцентриранH 2 SO 4 ги оксидира сите метали, чијшто стандарден електроден потенцијал е помал од потенцијалот на оксидирачкиот агенс - сулфат јонПА 4 2- (0,36V) Во овој поглед, од концентрирана реагираат со сулфурна киселина и некои метали со мала активност .
Процесот на интеракција на металите со концентрирана сулфурна киселина во повеќето случаи се одвива според следнава шема:
Јас + Х. 2 ПА 4 (заклучок) сол + вода + производ за обновување Х. 2 ПА 4
Производи за обновување сулфурна киселина може да бидат следниве соединенија на сулфур:
Практиката покажа дека кога метал комуницира со концентрирана сулфурна киселина, се ослободува мешавина од производи за редукција, која се состои одH 2 S, S и SO 2. Сепак, еден од овие производи е формиран во доминантна количина. Се утврдува природата на главниот производ метална активност : колку е поголема активноста, толку е подлабок процесот на враќање на сулфур во сулфурна киселина.
Интеракцијата на метали од различна активност со концентрирана сулфурна киселина може да биде претставена со следнава шема:
Алуминиум (Ал ) и железо (Фе ) не реагираат со ладно концентриранаH 2 SO 4 , покриени со густи оксидни филмови, сепак, кога се загреваат, реакцијата продолжува.
Аг , Ау , Ру , ОС , Rh , Ир , Пт не реагираат со сулфурна киселина.
Концентриран сулфурна киселина е силно средство за оксидирање , затоа, кога металите со променлива валентност комуницираат со неа, тие се оксидираат до повисоки состојби на оксидација отколку во случај на разреден раствор на киселина:
Fe 0→ Fe 3+,
Cr 0→ Cr 3+,
Mn 0→ Mn 4+,
Sn 0→ Sn 4+
Олово ( Пб ) оксидира до двовалентен состојби со формирање на растворлив оловен водород сулфатПб ( Хсо 4 ) 2 .
Примери:
Активни метал
8 A1 + 15 H 2 SO 4 (заклучок) → 4A1 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3H 2 S
4│2 Al 0 - 6 д - → 2 Al 3+ - оксидација
3│ S 6+ + 8 e → S 2- - реставрација
Метал со средна активност
2 Cr + 4 H 2 SO 4 (заклучок) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - оксидација
1│ S 6+ + 6 e → S 0 - реставрација
Неактивен метал
2Bi + 6H 2 SO 4 (заклучок) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3SO 2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ -оксидација
3│ S 6+ + 2 e → S 4+ - реставрација
Азотна киселина ( HNO 3 )
Карактеристика на азотна киселина е дека азотот вклучен во составотНЕ 3 - има најголема состојба на оксидација +5 и затоа има силни оксидирачки својства. Максималната вредност на електроданиот потенцијал за нитратниот јон е 0,96 V; затоа, азотната киселина е посилен оксидирачки агенс од сулфурната киселина. Улогата на оксидирачко средство во реакциите на интеракција на металите со азотна киселина ја играN 5+ ... Оттука, водород Х. 2 никогаш не се истакнува кога металите комуницираат со азотна киселина ( без оглед на концентрацијата ) Процесот се одвива според шемата:
Јас + HNO 3 сол + вода + производ за обновување HNO 3
Производи за обновување HNO 3 :
Обично, кога азотната киселина реагира со метал, се формира мешавина од производи за редукција, но по правило, еден од нив е доминантен. Кој од производите ќе биде главен, зависи од концентрацијата на киселината и активноста на металот.
Концентрирана азотна киселина
Концентриран раствор на киселина со густинаρ\u003e 1,25 кг / м 3, што одговара
концентрација\u003e 40%. Без оглед на активноста на металот, реакцијата на интеракција соHNO 3 (заклучок) продолжува според шемата:
Јас + HNO 3 (заклучок)→ сол + вода + НЕ 2
Благородните метали не реагираат со концентрирана азотна киселина (Ау , Ру , ОС , Rh , Ир , Пт ) и голем број метали (Ал , Ти , Cr , Фе , Ко , Ни ) во ниска температура пасивирана со концентрирана азотна киселина. Реакцијата е можна кога температурата се зголемува, се одвива според шемата претставена погоре.
Примери за
Активен метал
Al + 6 HNO 3 (заклучок) → Al (NO 3) 3 + 3 H 2 O + 3 NO 2
1│ Al 0 - 3 e → Al 3+ - оксидација
3│ N 5+ + e → N 4+ - реставрација
Метал со средна активност
Fe + 6 HNO 3 (конк.) → Fe (NO 3) 3 + 3H 2 O + 3NO
1│ Fe 0 - 3e → Fe 3+ - оксидација
3│ N 5+ + e → N 4+ - реставрација
Неактивен метал
Ag + 2HNO 3 (конк.) → AgNO 3 + H 2 O + NO 2
1│ Ag 0 - e → Ag + - оксидација
1│ N 5+ + e → N 4+ - реставрација
Разредена азотна киселина
Производ за обновување азотна киселина во разреден раствор зависи од метална активност учество во реакцијата:
Примери:
Активен метал
8 Al + 30 HNO 3 (проширено) → 8Al (NO 3) 3 + 9H 2 O + 3NH 4 NO 3
8│ Al 0 - 3e → Al 3+ - оксидација
3│ N 5+ + 8 e → N 3- - реставрација
Амонијак ослободен при намалување на азотна киселина веднаш комуницира со вишок на азотна киселина, формирајќи сол - амониум нитратNH 4 NO 3:
NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3.
Метал со средна активност
10Cr + 36HNO 3 (разред.) → 10Cr (NO 3) 3 + 18H 2 O + 3N 2
10│ Cr 0 - 3 e → Cr 3+ - оксидација
3│ 2 N 5+ + 10 e → N 2 0 - реставрација
Покрај тоа молекуларен азот (N 2 ) кога метали со средна активност комуницираат со разредена азотна киселина, се формира еднаква количина азотен оксид (I) - N 2 O ... Во равенката на реакција, треба да напишете една од овие супстанции .
Неактивен метал
3Ag + 4HNO 3 (разред.) → 3AgNO 3 + 2H 2 O + БР
3│ Ag 0 - e → Ag + - оксидација
1│ N 5+ + 3 e → N 2+ - реставрација
„Аква регија“
„Царска водка“ (претходно наречена водка киселина) е мешавина од еден волумен на азотна киселина и три до четири волумени концентрирана хлороводородна киселина, која има многу висока оксидативна активност. Таквата мешавина е способна да раствори некои метали со ниска активност кои не комуницираат со азотна киселина. Меѓу нив е и „кралот на металите“ - злато. Овој ефект на „аква регија“ се објаснува со фактот дека азотната киселина оксидира хлороводородна киселина со ослободување на слободен хлор и формирање на азот хлороксид (III ), или нитрозил хлорид -NOCl:
HNO 3 + 3 HCl → Cl 2 + 2 H 2 O + NOCl
2 NOCl → 2 NO + Cl 2
Хлорот за време на ослободувањето се состои од атоми. Атомскиот хлор е најсилниот оксидирачки агенс, кој овозможува „аква регија“ да влијае и на најинертните „благородни метали“.
Реакциите на оксидација на злато и платина се одвиваат според следниве равенки:
Au + HNO 3 + 4 HCl → H + NO + 2H 2 O
3Pt + 4HNO 3 + 18HCl → 3H 2 + 4NO + 8H 2 O
На Ру, Ос, Рх и Ир "Кралска вотка" не работи.
Е.А. Нуднова, М.В. Андриухова
