Как приготовить раствор соляной кислоты. Средства защиты

Для безопасности и простоты применения рекомендуется покупать максимально разбавленную кислоту, но иногда ее приходится разбавлять еще больше в домашних условиях. Не забудьте о защитных средствах для тела и лица, поскольку концентрированные кислоты вызывают сильные химические ожоги. Чтобы рассчитать необходимое количество кислоты и воды, вам нужно будет знать молярность (М) кислоты и молярность раствора, который вам нужно получить.

Шаги

Как рассчитать формулу

Изучите то, что у вас уже есть. Найдите обозначение концентрации кислоты на упаковке или в описании задачи. Обычно это значение указывают как молярность, или молярную концентрацию (кратко - М). Например, в кислоте 6М содержится 6 молей молекул кислоты на литр. Назовем эту начальную концентрацию C 1 .

• В формуле также будет использоваться значение V 1 . Это объем кислоты, которую мы будем добавлять к воде. Скорее всего, нам не потребуется вся бутылка кислоты, хотя мы еще не знаем точное количество.

1. Решите, каким должен быть результат. Требуемая концентрация и объем кислоты обычно указываются в тексте задачи по химии. Например, нам нужно развести кислоту до значения 2M, и нам потребуется 0.5 литра воды. Обозначим требуемую концентрацию как C 2 , а требуемый объем - как V 2 .

   • Если вам даны другие единицы, для начала переведите их в единицы молярности (моль на литр) и литры.
   • Если вы не знаете, какая нужна концентрация или объем кислоты, спросите у учителя или человека, хорошо разбирающегося в химии.

2. Напишите формулу для расчета концентрации. Каждый раз при разведении кислоты вы будете пользоваться следующей формулой: C 1 V 1 = C 2 V 2 . Это означает, что первоначальная концентрация раствора, умноженная на его объем, равняется концентрации разведенного раствора, умноженной на его объем. Мы знаем, что это соответствует действительности, поскольку концентрация, умноженная на объем, равняется общему количеству кислоты, а общее количество кислоты будет оставаться неизменным.

   • Используя данные из примера, запишем эту формулу как (6M)(V 1)=(2M)(0.5L) .

3. Решите уравнение V 1 . Значение V 1 скажет нам, сколько нам нужно концентрированной кислоты, чтобы получить желаемую концентрацию и объем. Перепишем формулу как V 1 =(C 2 V 2)/(C 1) , затем подставим известные числа.

   • В нашем примере получится V 1 =((2M)(0.5L))/(6M). Это равняется приблизительно 167 миллилитрам.

4. Рассчитайте необходимое количество воды. Зная V 1 , то есть имеющийся объем кислоты, и V 2 , то есть количество раствора, которое у вас получится, можно с легкостью рассчитать, сколько воды вам потребуется. V 2 - V 1 = необходимый объем воды.

   • В нашем случае мы хотим получить 0.167 литров кислоты на 0.5 литра воды. Нам потребуется 0.5 литра - 0.167 литров = 0.333 литра, то есть 333 миллилитра.

5. Наденьте защитные очки, перчатки и халат. Вам потребуются специальные очки, которые закроют глаза и по бокам. Чтобы не обжечь кожу и не прожечь одежду, наденьте перчатки и халат либо передник.

   Работайте в хорошо проветриваемом помещении. По возможности работайте под включенной вытяжкой - это не даст парам кислоты навредить вам и окружающим предметам. Если у вас нет вытяжки, откройте все окна и двери либо включите вентилятор.

6. Выясните, где находится источник проточной воды. Если кислота попадет в глаза или на кожу, вам нужно будет промыть пострадавший участок под прохладной проточной водой 15-20 минут. Не приступайте к работе, пока не выясните, где находится ближайшая раковина.

   • Промывая глаза, держите их открытыми. Смотрите вверх, вниз, в стороны, чтобы глаза промылись со всех сторон.

7. Знайте, что делать, если прольете кислоту. Можно купить специальный набор для сбора разлитой кислоты, в который будет входить все необходимое, или приобрести нейтрализаторы и абсорбенты отдельно. Процесс, описанный ниже, применим к соляной, серной, азотной и фосфорной кислотам. Прочие кислоты могут требовать другого обращения.

   • Проветрите помещение, открыв окна и двери и включив вытяжку и вентилятор.
   • Нанесите немного карбоната натрия (соды), бикарбоната натрия или карбоната кальция на внешние края лужи, не допуская расплескивания кислоты.
   • Постепенно засыпайте всю лужу к центру, пока не покроете ее нейтрализующим веществом целиком.
   • Тщательно перемешайте пластиковой палочкой. Проверьте значение pH лужи лакмусовой бумажкой. Добавьте еще нейтрализующего вещества, если это значение превышает 6-8, а затем промойте это место большим количеством воды.

Как разбавить кислоту

1. Охладите воду с помощью люда. Это нужно делать только в том случае, если вы будете работать с кислотами в большой концентрации, к примеру, с серной кислотой 18М или с соляной кислотой 12M. Налейте воду в емкость, поставьте емкость на лед минимум на 20 минут.

   • Чаще всего достаточно воды комнатной температуры.

2. Налейте дистиллированную воду в большую колбу. Для задач, требующих предельной точности (например, для титриметрического анализа), используйте мерную колбу. Для всех остальных целей подойдет обычная коническая колба. В емкость должен поместиться весь требуемый объем жидкости, а также должно остаться место, чтобы жидкость не расплескалась.

   • Если вместительность емкости известна, нет необходимости точно отмерять количество воды.

3. Добавьте небольшое количество кислоты. Если вы работаете с маленьким количеством воды, воспользуйтесь градуированной или измерительной пипеткой с резиновым наконечником. Если объем большой, вставьте в колбу воронку и небольшими порциями аккуратно перелейте кислоту пипеткой.

   • Не используйте в химической лаборатории пипетки, в которых воздух нужно втягивать ртом.

Описание вещества

Свойства соляной кислоты

Раствор хлористого водорода химически вреден, класс его опасности - второй.

Соляная жидкость - это сильная одноосновная кислота, которая может вступать в реакцию с множеством металлов, их солями, оксидами и гидрооксидами, она может взаимодействовать с нитратом серебра, аммиаком, гипохлоритом кальция и сильными окислителями:

Физические свойства и влияние на организм

При высоких концентрациях это едкое вещество, которое может вызвать ожоги не только слизистых оболочек, но и кожных покровов. Нейтрализовать его можно раствором пищевой соды. При открытии емкостей с концентрированным соляным раствором, его пары, соприкасаясь с находящейся в воздухе влагой, образовывают конденсат ядовитых паров в виде мельчайших капелек (аэрозоля), который раздражает дыхательные пути и глаза.

Концентрированное вещество имеет характерный резкий запах. Технические сорта раствора хлористого водорода делят на:

рыжий неочищенный, его цвет в основном обуславливается примесями хлорного железа;

очищенный, бесцветная жидкость, в которой концентрация HCl составляет порядка 25%;

дымящий, концентрированный, жидкость с концентрацией HCl в 35-38%.

Химические свойства

Как получают

Процесс производства соляной жидкости состоит из этапов получение хлорводорода и абсорбация (поглощение) его водой.

Существует три промышленных способа получения хлористого водорода:

синтетический

сульфатный

из побочных газов (абгазов) ряда технологических процессов. Последний способ является самым распространенным. Побочный HCl обычно образуется при дегихлорировании и хлорировании органических соединений, изготовлении калийных удобрений, пиролизе хлоридов металлов или органических отходов, содержащих хлор.

Хранение и транспортировка

Хранят и транспортируют соляную техническую кислоту в специализированных покрытых полимерами цистернах и контейнерах, бочках из полиэтилена, стеклянных бутылях, упаковываемых в ящики. Люки контейнеров и цистерн, пробки бочек и бутылей должны обеспечивать герметичность емкости. Кислотный раствор не должен контактировать с металлами, находящимися в линейке напряжения левее водорода, так как это может стать причиной возникновения взрывоопасных смесей.

Применение

в металлургии для извлечения руд, удаления ржавчины, окалин, грязи и окислов, паянии и лужении;

при изготовлении синтетических каучуков и смол;

в гальванопластике;

в качестве регулятора кислотности в пищевой промышленности;

для получения хлоридов металлов;

для получения хлора;

в медицине для лечения недостаточной кислотности желудочного сока;

в качестве чистящего и дезинфицирующего средства.

Приблизительные растворы. В большинстве случаев в лаборатории приходится пользоваться соляной, серной и азотной кислотами. Кислоты имеются в продаже в виде концентрированных растворов, процентное содержание которых определяют по их плотности.

Кислоты, применяемые в лаборатории, бывают технические и чистые. Технические кислоты содержат примеси, а потому при аналитических работах не употребляются.

Концентрированная соляная кислота на воздухе дымит , поэтому работать с ней нужно в вытяжном шкафу. Наиболее концентрированная соляная кислота имеет плотность 1,2 г/см3 и содержит 39,11%" хлористого водорода.

Разбавление кислоты проводят по расчету, описайному выше.

Пример. Нужно приготовить 1 л 5%-ного раствора соляной кислоты, пользуясь раствором ее с плотностью 1,19 г/см3. По справочнику узнаем, что 5%,-ный раствор нмеет плотность 1,024 г/см3; следовательно, 1 л ее будет весить 1,024*1000 = 1024 г. В этом количестве должно содержаться чистого хлористого водорода:

Кислота с плотностью 1,19 г/см3 содержит 37,23% HCl (находим также по справочнику). Чтобы узнать, сколько следует взять этой кислоты, составляют пропорцию:

или 137,5/1,19 = 115,5 кислоты с плотностью 1,19 г/см3, Отмерив 116 мл раствора кислоты, доводят объем его до 1 л.

Так же разбавляют серную кислоту. При разбавлении ее следует помнить, что нужно приливать кислотук воде~, а не наоборот. При разбавлении происходит сильное разогревание, и если приливать воду к кислоте, то возможно разбрызгивание ее, что опасно, так как серная кислота вызывает тяжелые ожоги. Если кислота попала на одежду или обувь, следует быстро обмыть облитое место большим количеством воды, а затем нейтрализовать кислоту углекислым натрием или раствором аммиака. При попадании на кожу рук или лица нужно сразу же обмыть это место большим количеством воды.

Особой осторожности требует обращение с олеумом, представляющим моногидрат серной кислоты, насыщенный серным ангидридом SO3. По содержанию последнего олеум бывает нескольких концентраций.

Следует помнить, что при небольшом охлаждении олеум закристаллизовывается и в жидком состоянии находится только при комнатной температуре. На воздухе он дымит с выделением SO3, который образует пары серной кислоты при взаимодействии с влагой воздуха.

Большие трудности вызывает переливание олеума из крупной тары в мелкую. Эту операцию следует проводить или под тягой, или на воздухе, но там, где образующаяся серная кислота и SO3 не могут оказать какого-либо вредного действия на людей и окружающие предметы.

Если олеум затвердел, его следует вначале нагреть, поместив тару с ним в теплое помещение. Когда олеум расплавится и превратится в маслянистую жидкость, его нужно вынести на воздух и там переливать в более мелкую посуду, пользуясь для этого способом передавлива-ния при помощи воздуха (сухого) или инертного газа (азота).

При смешивании с водой азотной кислоты также происходит разогревание (не такое, правда, сильное, как в случае серной кислоты), и поэтому меры предосторожности должны применяться и при работе с ней.

В лабораторной практике находят применение твердые органические кислоты. Обращение с ними много проще и удобнее, чем с жидкими. В этом случае следует заботиться лишь о том, чтобы кислоты не загрязнялись чем-либо посторонним. При необходимости твердые органические кислоты очищают перекристаллизацией (см, гл. 15 «Кристаллизация»),

Точные растворы. Точные растворы кислот готовят так же, как и приблизительные, с той только разницей, что вначале стремятся получить раствор несколько большей концентрации, чтобы после можно было его точно, по расчету, разбавить. Для точных растворов берут только химически чистые препараты.

Нужное количество концентрированных кислот обычно берут по объему, вычисленному на основании плотности.

Пример. Нужно приготовить 0,1 и. раствор H2SO4. Это значит, что в I л раствора должно содержаться:

Кислота с плотностью 1,84 г\смг содержит 95,6% H2SO4 н для приготовления 1 л 0,1 н. раствора нужно взять следующее количество (х) ее (в г):

Соответствующий объем кислоты составит:

Отмерив из бюретки точно 2,8 мл кислоты, разбавляют ее до 1 л в мерной колбе и затем титруют раствором щелочи п устанавливают нормальность полученного раствора. Если раствор получится более концентрированный), к нему добавляют из бюретки рассчитанное количество воды. Например, при титровании установлено, что 1 мл 6,1 н. раствора H2SO4 содержит не 0,0049 г H2SO4, а 0,0051 г. Для вычисления количества воды, которое необходимо для приготовления точно 0,1 н. раствора, составляем пропорцию:

Расчет показывает, что этот объем равен 1041 мл раствор нужно добавить 1041 - 1000 = 41 мл воды. Следует еще учесть то количество раствора, которое взято для титрования. Пусть взято 20 мл, что составляет 20/1000 = 0,02 от имеющегося объема. Следовательно, воды нужно добавить не 41 мл, а меньше: 41 - (41*0,02) = = 41 -0,8 = 40,2 мл.

* Для отмеривания кислоты пользуются тщательно высушенной бюреткой с притертым краном. .

Исправленный раствор следует снова проверить на содержание вещества, взятого для растворения. Точные растворы соляной кислоты готовят также ионообменным способом, исходя из точной рассчитанной навески хлористого натрия. Рассчитанную и отвешенную на аналитических весах навеску растворяют в дистиллированной или деминерализованной воде, полученный раствор пропускают через хроматографическую колонку, наполненную катионитом в Н-форме. Раствор, вытекающий из колонки, будет содержать эквивалентное количество HCl.

Как правило, точные (или титрованные) растворы следует сохранять в плотно закрытых колбах, В пробку сосуда обязательно нужно вставлять хлоркальциевую трубку, заполненную в случае раствора щелочи натронной известью или аскаритом, а в случае кислоты - хлористым кальцием или просто ватой.

Для проверки нормальности кислот часто применяют прокаленный углекислый натрий Na2COs. Однако он обладает гигроскопичностью и поэтому не полностью удовлетворяет требованиям аналитиков. Значительно удобнее пользоваться для этих целей кислым углекислым калием KHCO3, высушенным в эксикаторе над CaCl2.

При титровании полезно пользоваться «свидетелем», для приготовления которого в дистиллированную или деминерализованную воду добавляют одну каплю кислоты (если титруют щелочь) или щелочи (если титруют кислоту) и столько капель индикаторного раствора, сколько добавлено в титруемый раствор.

Приготовление эмпирических, по определяемому веществу, и стандартных растворов, кислот проводят по расчету с применением формул, приведенных для этих и описанных выше случаев.

Соляная кислота не относится к тем веществам, из которых можно приготовить раствор точно концентрации по навеске. Поэтому сначала готовится раствор кислоты приблизительной концентрации, а точная концентрация устанавливается путем титрования по Na 2 CO 3 или по Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O.

1. Приготовление раствора соляной кислоты

По формуле С(HCl) =

рассчитывается масса хлороводорода, необходимая для приготовления 1 л раствора кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л.

m(HCl) = C(HCl) . Mэ(HCl) .V(р-ра),

где Mэ(HCl) = 36,5 г/моль;

m(HCl) = 0,1. 36,5 . 1 = 3,65 г.

Поскольку раствор соляной кислоты готовится из концентрированной, необходимо с помощью ареометра измерить ее плотность и по справочнику найти, какому процентному содержанию соответствует кислота такой плотности. Например, плотность (r) = 1,19 г/мл, w = 37 %, тогда

m(р-ра) = г;

V(р-ра) = m(р-ра)/r = 9,85/1,19 = 8 мл.

Таким образом, для приготовления 1 л раствора HCl, C(HCl) = 0,1 моль/л, отмеривают при помощи цилиндра (объемом 10 ­– 25 мл) или градуированной пробирки около 8 мл соляной кислоты (r = 1,19 г/мл), переносят ее в склянку с дистиллированной водой и доводят раствор до метки. Приготовленный таким образом раствор HCl имеет приблизительную концентрацию (» 0,1 моль/л).

2. Приготовление стандартного раствора карбоната натрия

Рассчитывается навеска карбоната натрия, необходимая для приготовления 100,0 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л.

m(Na 2 CO 3) = C э (Na 2 CO 3) . Mэ(Na 2 CO 3).V(р-ра),

где Mэ(Na 2 CO 3) = M(Na 2 CO 3)/2 = 106/2 = 53 г/моль;

m(Na 2 CO 3) = 0,1.53.0,1 = 0,53 г.

Предварительно на технических весах взвешивают 0,5–0,6 г Na 2 CO 3 . Переносят навеску на часовое стекло, заранее взвешенное на аналитических весах, и точно взвешивают стекло с навеской. Навеску переносят через воронку в мерную колбу на 100 мл, добавляют приблизительно до 2/3 объема дистиллированной воды. Содержимое колбы перемешивают осторожными вращательными движениями до полного растворения навески, после чего доводят раствор до метки.

3. Стандартизация раствора соляной кислоты

Для установления точной концентрации соляной кислоты используется приготовленный раствор Na 2 CO 3 точной концентрации. Водный раствор карбоната натрия вследствие гидролиза имеет щелочную реакцию среды:

Na 2 CO 3 + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 CO 3 (реакция гидролиза);

2NaOH + 2HCl = 2NaCl + 2H 2 O;

___________________________________________________

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 CO 3 (реакция титрования).

Из суммарного уравнения видно, что в результате реакции в растворе накапливается слабая угольная кислота, определяющая рН в точке эквивалентности:

рН = 1/2 рК 1 (Н2СО3)– 1/2 lgС(H2CO3)= 1/2 .6,35 – 1/2lg 0,1 = 3,675.

Для титрования лучше всего подходит метиловый оранжевый.

Бюретку ополаскивают приготовленным раствором HCl и наполняют ее почти доверху раствором соляной кислоты. Затем, подставив под бюретку стакан и приоткрыв зажим, заполняют нижний конец бюретки так, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха, нижний мениск раствора HCl в бюретке должен находиться на нулевом делении. При отсчете по бюретке (и пипетке) глаз должен быть на уровне мениска.

Ход определения. В колбу для титрования пипеткой отбирают 10,00 мл приготовленного раствора Na 2 CO 3 , добавляют 1–2 капли метилового оранжевого и титруют раствором HCl до изменения цвета из желтого в оранжево-розовый. Опыт повторяют несколько раз, полученные результаты заносят в таблицу 4, находят средний объем соляной кислоты и рассчитывают ее молярную концентрацию эквивалента, титр и титр по определяемому веществу.

Инструкция

Возьмите пробирку, в которой предположительно находится соляная кислота (HCl). Добавьте в эту емкость немного раствора нитрата серебра (AgNO3). Действуйте осторожно и не допускайте попадания на кожу. Нитрат серебра может оставить на коже черные следы, избавиться от которых удастся только через несколько дней, а попадание на кожу соляной кислоты может вызвать сильнейшие ожоги.

Следите за тем, что будет происходить с полученным раствором. Если цвет и консистенция содержимого пробирки останутся неизменными, это будет означать, что вещества не вступили в реакцию. В этом случае можно будет с уверенностью заключить, что проверяемое вещество не являлось .

Если же в пробирке появится белый осадок, по консистенции напоминающий творог или свернувшееся молоко, это будет свидетельствовать о том, что вещества вступили в реакцию. Видимым результатом этой реакции стало образование хлорида серебра (AgCl). Именно наличие этого белого творожистого осадка будет являться прямым доказательством того, что первоначально в вашей пробирке действительно находилась соляная, а не -либо другая кислота.

Отлейте в отдельную емкость немного исследуемой жидкости и капните чуть-чуть раствора ляписа. При этом мгновенно выпадет «творожистый» белый осадок нерастворимого хлорида серебра. То есть хлорид-ион в составе молекулы вещества точно есть. Но, может быть, это все-таки не , а раствор какой-то хлорсодержащей соли? Например, хлорида натрия?

Вспомните еще одно свойство кислот. Сильные кислоты (а к их числу, безусловно, относится и соляная) могут вытеснять слабые кислоты из их . Поместите в колбу или лабораторный стакан немного порошка соды – Na2CO3 и потихоньку приливайте исследуемую жидкость. Если сразу же раздастся шипение и порошок буквально «вскипит» - никаких сомнений уже не останется - это соляная кислота.

Почему? Потому что такая реакция: 2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2CO3. Образовалась угольная кислота, которая настолько слаба, что мгновенно разлагается на воду и углекислый газ. Вот его-то пузырьки и вызвали это «бурление и шипение».