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:
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:
| Металл | Признак взаимодействия |
| Цинк | Если опустить этот металл серебристого цвета в пробирку с указанным веществом, можно постепенно наблюдать выделение небольшого количества пузырьков и водорода. |
В результате возникает хлорид цинка ZnCl₂
Реакция происходит медленно, однако, если пробирку подогреть, то процесс пойдет быстрее
На поверхности этого металла, относящегося к щелочной группе, можно увидеть маленькие пузыри
Также выделяется газообразный водород. Такая реакция происходит при условии нагревания до 350 градусов, а в качестве катализатора выступает медь
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:
Составить уравнение несложно, важно изначально правильно обозначить буквенные символы каждого элемента или вещества.
Для правильного уравновешивания формулы пользуются правилами школьного курса химии, основанными на математическом принципе расстановки коэффициентов.
Полезное видео
Урок №19. Соляная кислота и её соли
Соляная кислота
Физические свойства:
Концентрированная соляная кислота – это бесцветный раствор, сильно дымящий во влажном воздухе, с резким запахом.
Получение соляной кислоты:
Соляная кислота HCl получается при растворении газа хлороводорода воде. Хлороводород можно получить действием концентрированной серной кислоты на поваренную соль.
NaCl + H 2 SO 4 = HCl↑ + NaHSO 4 (хлороводород + гидросульфат натрия)
Химические свойства:
2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2
3) с оксидами металлов :
MgO + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O
4) с основаниями и аммиаком :
HCl + KOH = KCl + H 2 O
3HCl + Al(OH) 3 = AlCl 3 + 3H 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
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3
Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
CaO + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O
Ba(OH) 2 + 2HCl = BaCl 2 + 2H 2 O
Pb(NO 3 ) 2 + 2HCl = PbCl 2 ↓ + 2HNO 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:
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.
Какое количество алюминия прореагирует с избытком соляной кислоты для получения 5,6 л водорода (н.у.)?
Соляная кислота ГОСТ 3118-77
наименование
Содержание
Физические свойства
Физические свойства соляной кислоты сильно зависят от концентрации растворённого хлороводорода:
| Конц. (вес), кг HCl/кг | Конц. (г/л), кг HCl/м³ | Плотность, кг/л | Молярность M | Водородный показатель (pH) | Вязкость, мПа·с | Удельная теплоемкость, кДж/(кг·К) | Давление пара, Па | Температура кипения, °C | Температура плавления, °C |
| 10 % | 104,80 | 1,048 | 2,87 | −0,4578 | 1,16 | 3,47 | 0,527 | 103 | −18 |
| 20 % | 219,60 | 1,098 | 6,02 | −0,7796 | 1,37 | 2,99 | 27,3 | 108 | −59 |
| 30 % | 344,70 | 1,149 | 9,45 | −0,9754 | 1,70 | 2,60 | 1,410 | 90 | −52 |
| 32 % | 370,88 | 1,159 | 10,17 | −1,0073 | 1,80 | 2,55 | 3,130 | 84 | −43 |
| 34 % | 397,46 | 1,169 | 10,90 | −1,0374 | 1,90 | 2,50 | 6,733 | 71 | −36 |
| 36 % | 424,44 | 1,179 | 11,64 | −1,06595 | 1,99 | 2,46 | 14,100 | 61 | −30 |
| 38 % | 451,82 | 1,189 | 12,39 | −1,0931 | 2,10 | 2,43 | 28,000 | 48 | −26 |
При 20 °C, 1 атм (101 кПа)При затвердевании даёт кристаллогидраты составов HCl·H2O, HCl·2H2O, HCl·3H2O, HCl·6H2O.
Химические свойства
Получение
Соляную кислоту получают растворением газообразного хлороводорода в воде. Хлороводород получают сжиганием водорода в хлоре, полученная таким способом кислота называется синтетической. Также соляную кислоту получают из абгазов — побочных газов, образующихся при различных процессах, например, при хлорировании углеводородов. Хлороводород, содержащийся в этих газах, называется абгазным, а полученная таким образом кислота — абгазной. В последние десятилетия доля абгазной соляной кислоты в объёме производства постепенно увеличивается, вытесняя кислоту, полученную сжиганием водорода в хлоре. Но полученная методом сжигания водорода в хлоре соляная кислота содержит меньше примесей и применяется при необходимости высокой чистоты.
В лабораторных условиях используется разработанный ещё алхимиками способ, заключающийся в действии концентрированной серной кислоты на поваренную соль:
При температуре выше 550 °C и избытке поваренной соли возможно взаимодействие:
Возможно получение путём гидролиза хлоридов магния, алюминия (нагревается гидратированная соль):
Эти реакции могут идти не до конца с образованием основных хлоридов (оксихлоридов) переменного состава, например:
Хлороводород хорошо растворим в воде. Так, при 0 °C 1 объём воды может поглотить 507 объёмов HCl, что соответствует концентрации кислоты 45 %. Однако при комнатной температуре растворимость HCl ниже, поэтому на практике обычно используют 36-процентную соляную кислоту.
Применение
Промышленность
Медицина
Особенности обращения
Высококонцентрированная соляная кислота — едкое вещество, при попадании на кожу вызывает сильные химические ожоги. Особенно опасно попадание в глаза. Для нейтрализации ожогов применяют раствор слабого основания, или соли слабой кислоты, обычно питьевой соды.
При открывании сосудов с концентрированной соляной кислотой пары хлороводорода, притягивая влагу воздуха, образуют туман, раздражающий глаза и дыхательные пути человека.
Реагируя с сильными окислителями (хлорной известью, диоксидом марганца, перманганатом калия) образует токсичный газообразный хлор.
В РФ оборот соляной кислоты концентрации 15 % и более — ограничен.
Описание соляной кислоты: формула, свойства и применение
Кислоты – это химические соединения способные отдавать протон или принимать электронную пару с образованием ковалентной связи. Данный класс веществ имеет различные классификации: по числу атомов водорода, по происхождению, по силе. Соляная кислота является сильной, одноосновной неорганической кислотой.
Формула и другие названия соляной кислоты
В состав соляной кислоты входят два химических элемента: хлор и водород. Данная кислота состоит из двух атомов и имеет формулу: HCl. Стоит отметить, что соляная кислота – это тривиальное название (т.е. название, применяемое в обиходной речи химиков, не отражающее состава). По международной номенклатуре ИЮПАК вещество с формулой HCl принято называть хлороводородной кислотой. Иногда HCl называют хлористоводородной кислотой или хлористым водородом, также приемлемо название – хлорид водорода.
Физические свойства
Физические свойства HCl коррелируют с концентрацией данного соединения в растворе. Для того, чтобы не перегружаться цифрами, рассмотрим физические свойства хлористого водорода на примере его концентрированной формы (около 36%):
Химические свойства
Химические свойства хлорида водорода можно подразделить на общие (характерные для всех соединений, основным свойство которых является отдача протона) и специфические (характерные только для HCl). Общие свойства:
Специфические свойства соляной кислоты:
Получение соляной кислоты
Промышленный способ получения хлористого водорода заключается в горении водорода в хлоре и последующим растворением образовавшегося вещества в воде. Существует и другой способ получения хлороводородной кислоты, применяемый в лабораторных условиях. Суть способа заключается в реакции поваренной соли(NaCl) с концентрированно серной кислотой при нагревании. В результате получаются следующие соединения: гидросульфат натрия и хлорид водорода, если провести химическое взаимодействие между образовавшимися продуктами, то образуется сульфат натрия и 2 молекулы хлористого водорода. Приведем общее уравнение реакции: 2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl.
Области применения
Хлорид водорода является ключевым реагентом в химической промышленности, однако данное соединение нашло себе применение во многих отраслях человеческого деятельности.
В химической промышленности
В химической промышленности хлористый водород применяют для синтез хлорорганических соединений, а хлорсодержащих солей различных металлов.
В металлургии
В металлургии HCl используется с целью очистки металла после лужения (процесса нанесения олова с целью защиты металла от коррозии).
В пищевой промышленности
33% раствор HCl активно применяют в пищевом производстве в качестве регулятора pH, предназначенного для очистки воды.
В быту
В домохозяйстве HCl используют в составе моющих, хлорсодержащих средств.
В сельском хозяйстве
В сельскохозяйственной деятельности HCl применяется в составе хлорорганических веществ, которые используются в качестве органических ядохимикатов.
В медицине
В медицинской практике применяют слабые растворы хлористого водорода с целью улучшения пищеварения.
В строительстве
В строительстве HCl используют для очистки красного кирпича от грязи. Также использование растворов HCl повышает морозостойкость и влагостойкость бетонных конструкций, что способствует постройке более долгоживущих зданий.
Интересные факты
Приведем ряд фактов о хлороводородной кислоте, которые удивят обывателя:
Соединения хлора
Хлороводород, соляная кислота (HCl)
Способы получения хлороводорода
Промышленный способ:
Лабораторный способ:
В лаборатории HCl получают действием концентрированной H2SO4 на хлориды:
Физические свойства хлороводорода
HCl хорошо растворяется в воде: при обычной температуре в 1 л воды растворяется
450 л газа (реакция экзотермическая). Насыщенный раствор содержит 36-37 % HCl по массе, имеет резкий, удушающий запах.
Химические свойства хлороводорода
Газообразный HCl
Безводный НСl химически инертен по отношению к металлам, оксидам и гидроксидам металлов, а также ко многим другим веществам. Что означает, что в отсутствие воды хлороводород не проявляет кислотных свойств.
И только при очень сильном нагревании газообразный HCl реагирует с металлами, даже такими малоактивными, как Сu и Аg.
Восстановительные свойства HCl проявляются также в малой степени:
Раствор HCl
Водный раствор HCl является сильной кислотой, т.к. молекулы HCl практически полностью распадаются на ионы:
Общие свойства кислот
Он проявляет все свойства кислот:
Вступает в реакции с органическими соединениями:
с аминами:
с аминокислотами:
Кислородсодержащие кислоты галогенов
Хлорноватистая кислота (HClO) и ее соли
Хлорноватистая кислота очень слабая кислота и существует только в разбавленных водных растворах.
Получение хлорноватистой кислоты:
Химические свойства хлорноватистой кислоты:
HClO + KI → KIO3 + HCl
2HBr + HClO → HCl + Br2 + H2O
4HClO + MnS → 4HCl + MnSO4
HClO + KOH → KClO + H2O
3HClO → 2HCl + НСlO3
Химические свойства солей хлорноватистой кислоты (гипохлоритов):
NaClO + 2HCl → NaCl + Cl2 + H2O
Хлористая кислота (HClO2) и ее соли
Хлористая кислота HClO2– слабая кислота, существует только в водных растворах, очень неустойчива
Способы получения хлористой кислоты:
Химические свойства хлористой кислоты:
Соли хлористой кислоты – хлориты
Хлорноватая кислота (HClO3) и ее соли
Хлорноватая кислота HClO3– существует только в водных растворах, в свободном виде не выделена. Является сильной кислотой
Получение хлорноватой кислоты:
Действием кислот на хлораты:
Химические свойства хлорноватой кислоты:
Соли хлорноватой кислоты – хлораты:
Получают хлораты при пропускании хлора через подогретый раствор щелочи:
Хлорная кислота (HClO4) и ее соли
Хлорная кислота HClO4– летучая, хорошо растворимая в воде жидкость, не имеющая цвета. Является сильной кислотой и сильным окислителем. Взрывоопасна. Кислотный оксид — Cl2O7, соли хлорной кислоты — перхлораты.
Получение хлорной кислоты
Перегонкой при пониженном давлении смеси перхлората калия с серной кислотой:
Химические свойства хлорной кислоты
Химические свойства солей хлорной кислоты – перхлоратов:
Оксиды хлора
Оксид хлора (I), оксид дихлора ( Cl2O)
В газообразном состоянии имеет темно-желтый цвет, в жидком состоянии – красно-бурый. Неустойчив на свету при повышении температуры.
Получение оксид хлора (I)
Химические свойства оксида хлора (I)
Оксид хлора (IV), диоксид хлора, двуокись хлора ( ClO2)
ClO2 – ядовитый газ желто-зеленого цвета с резким запахом. Взрывается при механическом воздействии, при нагревании до 100 ºС и при контакте с восстановителем
Получение двуокиси хлора
В промышленности ClO2 получают, пропуская оксид серы (IV) через подкисленный раствор хлората натрия NaClO3:
В лаборатории ClO2получают при взаимодействии хлората калия с щавелевой кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты:
Химические свойства оксида хлора (IV)
6ClO2 + 3H2O = HCl + 5HClO3 (горячая вода)
Оксид хлора (VI), триоксид хлора (ClO3 (Cl2O6))
ClO3 (Cl2O6) – вязкая жидкость красного цвета. Соприкосновение с органическими веществами приводит к взрыву.
Получение оксида хлора (VI)
Получают окислением озоном ClO2
Химические свойства оксида хлора (VI)
Оксид хлора (VII) (Cl2О7)
Cl2О7 – тяжелая, маслянистая жидкость, не имеющая цвета. Наиболее устойчивый из всех оксидов хлора. Очень взрывоопасен.
Получение оксида хлора (VII)
Получают при взаимодействии оксида фосфора (V) с концентрированной хлорной кислотой:
Химические свойства Cl2O7
Проявляет кислотные свойства.
