複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

氯化氫

鎖定
氯化氫,化學式為HCl,分子量為36.461,是一種無色、有刺激性、腐蝕性及窒息性的氣體,在濕空氣中強烈發煙 [1-2]  。一個氯化氫分子由一個氯原子和一個氫原子構成,氯化氫易溶於水和酒精,也可溶於乙醚,其水溶液被稱為鹽酸,又稱氫氯酸。在標準狀況下(0 °C,101.325 kPa),1體積水大約能溶解500體積氯化氫 [3-4] 
氯化氫是一種重要的工業用化學物質,用於制染料、香料、藥物、各種氯化物及腐蝕抑制劑等。此外,高純氯化氫氣體在電子工業中應用廣泛,電子級氯化氫(純度≥99.999%)主要用於微電子工業中氣相拋光、外延和蝕刻等工藝,也可用於金屬冶煉,光導通訊及科學研究等領域 [5-6] 
中文名
氯化氫
外文名
Hydrogen chloride、hydrochloride
化學式
HCl
分子量
36.46
CAS登錄號
7647-01-0
EINECS登錄號
231-595-7
熔    點
-114.2 ℃
沸    點
-85.1 ℃
水溶性
易溶
外    觀
無色氣體
安全性描述
S26;S36/S37/S39;S45
危險性符號
R34;R37
密 度
1.639 kg/m3(0 °C,0.1 MPa) [2] 

氯化氫物理性質

氯化氫,無色,沸點為-85 °C,熔點為-114.2 °C;氣體密度為1.639 kg/m3(0 °C,0.1 MPa),氣體比重為1.268(0 °C,空氣=1),摩爾體積為22.25 L;臨界温度是51.4 °C, 臨界壓力是8260 kPa, 臨界密度是420 kg/m3 [1]  [2]  。易溶於水、乙醇和醚,微溶於其它多種有機物 [7]  ,其水溶液為鹽酸,濃鹽酸具有揮發性,工業用鹽酸常呈微黃色,主要是因為三氯化鐵的存在。
氯化氫有強烈的偶極,與其它偶極易產生氫鍵。氯化氫氣體有窒息性的氣味,對上呼吸道有強刺激,對眼、皮膚、黏膜有腐蝕。
外觀
無色吸濕性氣體
密度
1.639 kg/m3(0 °C,0.1 MPa)
熔點
-114.2 °C
沸點
-85 °C
溶解性(水)
1: 500(標準狀況) [3]  ,換算約為82 g/100 mL
飽和蒸氣壓
4225.6 kPa(20 °C)

氯化氫化學性質

氯化氫與水不反應,遇空氣中水分呈現霧狀,穩定性較強,在空氣中不燃燒,分解温度高於1500 ℃ [7] 
乾燥的氯化氫化學性質很不活潑,純態氯化氫和多數金屬不發生反應,但可與鹼金屬、鋁、錳、鐵、銅、鋅、鉛等金屬進行反應 [2] 
可以用濃氨水檢驗氯化氫的存在,氨水與氯化氫反應生成白色的氯化銨微粒。
NH3+HCl = NH4Cl
無水HCl與SO3反應可得到重要的化工原料氯磺酸HSO3Cl [7] 
HCl+SO3 = HSO3Cl
HCl可以和氰化物反應,釋放出劇毒的HCN氣體 [7] 
氯化氫氣體和烯烴、炔烴發生加成反應,得到C2H3Cl、C2H5Cl和CH2=CHCCl=CH2等化工產品,如 [7] 
HCl也能夠和烴類發生氧氯化反應,生成C2H4Cl2、C6H5Cl、C2HCl3等氯烴產品,如 [7] 

氯化氫製取方法

氯化氫實驗室製取

實驗室通常用固體氯化鈉和濃硫酸反應制取氯化氫氣體,其原理是:鹽酸屬於易揮發性酸,難揮發性酸濃H2SO4與其鹽反應,製取易揮發性酸 [8] 
不加熱或稍微加熱,分別生成硫酸氫鈉和氯化氫。
NaCl+H2SO4 = NaHSO4+HCl↑
繼續在500 °C到600 °C強熱條件下,反應生成氯化氫和硫酸鈉。
NaHSO4+NaCl = Na2SO4+HCl↑
總的化學方程式可以表示如下:(注:加熱且缺水環境下HCl才加↑)
2NaCl+H2SO4 = Na2SO4+2HCl↑

氯化氫工業製取

現階段,主要通過電解法制取氯化氫。電解法生產氯化氫的工藝流程分為兩個步驟:第一步,電解飽和食鹽水產生氯氣和氫氣;第二步,將氫氣和氯氣在石英制的燃燒嘴中點火燃燒,生成氯化氫氣體 [9] 
此外,還可以通過以下兩種方法制取較高濃度的氯化氫 [1]  [6] 
1.解吸法:用濃硫酸與焙烘乾的氯化鉀反應,生成高純氯化氫氣體,再用壓縮機壓入鋼瓶中,得到99.9%以上純度氯化氫氣體。
2.鹽酸脱析法:將濃鹽酸置於脱析塔中加熱脱析製得99.9%以上氯化氫氣體。

氯化氫應用領域

氯化氫是一種重要的工業用化學物質,其廣泛用於製造橡膠、藥品、有機和無機領域;高純氯化氫在電子工業中也有着廣泛應用。

氯化氫有機領域

用氯化氫為原料直接製備含氯產品。如,用氯化氫將乙烯氧氯化生成1,2-二氯乙烷 [7]  [10]  ;氯化氫和丙三醇為原料製備環氧氯丙烷 [10] 
以氯化氫為氯源對芳烴進行氯代 [10]  。如,苯甲醚氯化製備2,4-二氯苯甲醚,對硝基苯胺氯化製備2,6-二氯對硝基苯胺,萘氯化製備一氯萘等,如下圖。
氯化氫用於水解澱粉製取葡萄糖,製造各種有機藥劑等;漂染行業的酸洗和棉布絲光後處理等 [7] 

氯化氫無機領域

無水HCl與SO3反應制備重要的化工原料氯磺酸HSO3Cl,HSO3Cl可以應用於藥製品、塗料、塑料等領域 [7] 
氯化氫用水吸收生產鹽酸。鹽酸是重要的基本化工原料,常被應用於染料、醫藥、食品、印染、皮革等行業 [11] 
通過電解法、直接氧化法、催化氧化法制備Cl2,將氣態HCl通入氯化鋁溶液製得結晶態氯化鋁(AlCl3·6H2O),以及生產無水氯化鎂等 [12] 

氯化氫電子工業

電子級氯化氫(純度≥99.999%)主要用於微電子工業中氣相拋光、外延和蝕刻等工藝 [5] 
此外,高純氯化氫還用於金屬表面化學處理、激光用混合氣、膠片生產及碳纖維表面處理 [1] 

氯化氫儲存方法

氯化氫以高壓液化的方式充裝在公稱工作壓力為12.5 MPa高壓液化氣瓶中,充裝係數不大於0.57 Kg/L,且閥門應用耐酸不鏽鋼製造 [13] 
(1)氯化氫的充裝及貯運應符合《氣瓶安全監察規程》《危險化學品安全管理條例》和《特種設備安全監察條例》的相關規定。
(2)氯化氫的充裝應符合 GB14193的相關規定。
(3)氯化氫產品應存放在陰涼、乾燥、通風的庫房內,嚴禁曝曬,遠離熱源。

氯化氫安全措施

(1)氯化氫對眼、呼吸道黏膜具有強刺激性。急性中毒會引起頭痛、呼吸困難、肺水腫等症狀;慢性中毒會引起慢性支氣管炎、胃功能障礙、牙齒酸蝕等特徵。因此,操作使用時要注意安全,佩戴防護用品。
(2)氯化氫為不燃氣體,但與活性金屬接觸,會發生反應,生成氫氣,有潛在着火危險。瓶裝氯化氫遇明火或高温,內壓增高,有爆裂危險。可用乾粉、二氧化碳、水或常規泡沫滅火。
(3)皮膚接觸:立即脱去被污染的衣物,用大量流動清水沖洗:眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗;吸入:迅速脱離現場至空氣新鮮處,保持呼吸暢通。嚴重時應就醫。
(4)氯化氫無腐蝕性,但遇水時有強腐蝕性。對環境有危害,應特別注意對水體的污染。
(5)儲存於陰涼、通風的倉庫內。庫區應備有泄露應急處理設備和消防器材。
(6)最高容許濃度:中國(MAC)15 mg/m3 [5] 
參考資料
  • 1.    柳彤, 彭立培, 鄭秋豔. 氯化氫的純化工藝研究進展[J]. 低温與特氣, 2017, 35 (03): 1-4.
  • 2.    張徵, 陳輝, 張園園, 等. 高純氯化氫製備技術研究進展[J]. 中國檢驗檢測, 2021, 29 (03): 13-15.
  • 3.    金仲鳴. 氯化氫氣體的製備及其性質(噴泉實驗)[J]. 教學儀器與實驗, 2015, 31 (04): 26.
  • 4.    張吉海. 氯化氫在水中溶解度的測定[J]. 化學教學, 1986(04): 48-49.
  • 5.    GB/T 14602-2014, 電子工業用氣體 氯化氫[S].
  • 6.    曾曉國, 李陽, 張偉, 等. 電子級氯化氫精製工藝的研究進展[J]. 低温與特氣, 2020, 38 (04): 1-4.
  • 7.    朱傑. 氯化膽鹼類低共熔離子液體分離氯化氫氣體性能研究[D]. 北京化工大學, 2022.
  • 8.    吳少璇, 衷明華. 氯化氫的製備與性質微型探究實驗[J]. 江西化工, 2015, (03): 141-142.
  • 9.    張旭. 氯化氫生產系統自動控制的優化[J]. 電子技術與軟件工程, 2019, (06): 109.
  • 10.    俞志宏, 王明亮. 氯化氫綜合利用現狀及展望[J]. 化工時刊, 2012, 26 (09): 56-58.
  • 11.    劉建路, 何加海, 潘玉強, 等. 我國副產氯化氫的現狀和綜合利用[J]. 廣州化工, 2011, 39 (19): 25-28.
  • 12.    馮琳. 離子液體和低共熔溶劑對氯化氫的溶解行為及其構—效關係研究[D]. 北京化工大學, 2023.
  • 13.    GB/T 14193-2009, 液化氣體氣瓶充裝規定[S].
展開全部 收起