Trình bày các phương pháp sản xuất axit clohiđric

Ôn tập môn Hóa học 10

Chúng tôi xin giới thiệu bài Trình bày các phương pháp sản xuất axit clohiđric được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Hóa học lớp 10 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

Các phương pháp sản xuất axit clohiđric (HCl)

1. Axit Clohidric là gì?
2. Tính chất vật lý của HCL
3. Tính chất hóa học của axit clohydric – Những chất tác dụng với HCl
4. HCl không tác dụng với chất nào?
5. HCL được điều chế từ phương trình hóa học nào?

Câu hỏi: Trình bày các phương pháp sản xuất axit clohiđric (HCl) trong công nghiệp và viết các phương trình hóa học minh họa?

Trả lời:

- Các phương pháp sản xuất axit clohiđric (HCl) trong công nghiệp:

+ Tổng hợp từ H₂ và Cl₂:

H₂ + Cl₂ → t^o 2HCl

Sơ đồ thiết bị sản xuất axit clohiđric (HCl) trong công nghiệp

- Phương pháp sunfat (với t^o ≥ 400^oC) cũng được áp dụng trong công nghiệp:

2NaCl(r) + H₂SO₄đđ → Na₂SO₄ + 2HCl↑

- Thu HCl từ phản ứng clo hóa các hợp chất hữu cơ:

CH₄ + Cl₂ ⟶ CH₃Cl + HCl

1. Axit Clohidric là gì?

Axit clohydric có tính axit mạnh thuộc loại chất vô cơ. HCl tồn tại được ở dạng khí và lỏng

Acid hydrochloric (tiếng Anh: Hydrochloric acid), hay còn gọi là acid muriatic, là một acid vô cơ mạnh, tạo ra từ sự hòa tan của khí hydro chloride (công thức hóa học: HCl) trong nước. Ban đầu, acid này được sản xuất từ acid sulfuric và muối ăn vào thời Phục Hưng, thậm chí từ thời Trung Cổ, sau đó được các nhà hóa học Glauber, Priestley và Davy sử dụng trong các nghiên cứu khoa học của họ. Acid hydrochloric được tìm thấy trong dịch vị, và cũng là một trong những yếu tố gây bệnh loét dạ dày khi hệ thống tự bảo vệ của dạ dày hoạt động không hiệu quả.

Acid hydrochloric được sản xuất với quy mô lớn vào cách mạng công nghiệp ở thế kỷ XVIII, chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất để sản xuất nhựa PVC, và các sản phẩm trung gian như MDI/TDI để tạo ra polyurethane. Có khoảng 20 triệu tấn acid hydrochloric được sản xuất hàng năm.

Công thức hóa học của Axit clohidric là HCL và có các tên gọi khác như axit clohydric, muriatic, axit clohidric, axit ađipic.

Axit clohydric là một axit được sử dụng trong công nghiệp dược phẩm, hóa chất và dược phẩm, cũng như trong công thức của các chế phẩm, v.v.

Tuy nhiên, HCl có tính ăn mòn các mô của con người và gây hại cho hệ hô hấp, mắt, da và ruột.

Acid hydrochloric đậm đặc nhất có nồng độ tối đa là 40%. Ở dạng đậm đặc, acid này có thể tạo thành các sương mù acid, chúng đều có khả năng ăn mòn các mô con người, gây tổn thương cơ quan hô hấp, mắt, da và ruột. Ở dạng loãng, acid hydrochloric cũng được sử dụng làm chất vệ sinh, lau chùi nhà cửa, sản xuất gelatin và các phụ gia thực phẩm, tẩy rửa, và xử lý da. Acid hydrochloric dạng hỗn hợp đẳng phí (gần 20,2%) có thể được dùng như một tiêu chuẩn cơ bản trong phân tích định lượng.

Acid hydrochloric được sản xuất với quy mô lớn vào cách mạng công nghiệp ở thế kỷ XVIII, chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất để sản xuất nhựa PVC, và các sản phẩm trung gian như MDI/TDI để tạo ra polyurethane. Có khoảng 20 triệu tấn acid hydrochloric được sản xuất hàng năm.

2. Tính chất vật lý của HCL

- Đối với dạng khí, HCL tồn tại không màu, mùi xốc, tan nhiều trong nước tạo thành dung dịch axit mạnh HCl; Nặng hơn không khí.

- Đối với Dung dịch, axit HCl loãng không màu, dung dịch HCl đậm đặc nhất có nồng độ tối đa là 40% và mang màu vàng ngả xanh lá. Ở dạng đậm đặc axit này có thể tạo thành các sương mù axit.

- Độ hòa tan trong nước: 725 g / L ở 20°C.

- Trọng lượng phân tử: 36,5 g / mol.

- HCL là dung dịch không dễ bốc cháy nhưng dễ bay hơi.

3. Tính chất hóa học của axit clohydric – Những chất tác dụng với HCl

- Axit HCl làm đổi màu chất chỉ thị, cụ thể là làm quỳ tím chuyển đỏ (dấu hiệu nhận biết HCl)

- HCl tác dụng với kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học (trừ Pb) tạo thành muối và khí Hydro

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

- HCl có tính oxy hóa: Tác dụng oxit kim loại tạo thành muối clorua + nước (kim loại không thay đổi hóa trị)

CuO + 2HCl → CuCl2+ H2O

- Tác dụng bazơ tạo thành muối clorua + nước

Cu(OH)₂ + 2HCl → CuCl₂ + 2H₂O

Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O

- HCl tác dụng với muối có gốc anion hoạt động yếu hơn tạo thành muối mới và axit mới, sản phẩm được tạo thành có thể kết tủa, khí bay lên hoặc là một axit mới yếu hơn

AgNO₃+ HCl → AgCl + HNO₃

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂+ H₂O + CO₂↑

- HCl có tính khử khi tác dụng với chất có tính oxy hóa mạnh như KMnO₄, K₂Cr₂O₇, MnO₂, KClO₃, …axit clohydric có tính khử.

6HCl + KClO₃ → KCl + 3Cl₂↑ + 3H₂O

2HCl + MnO₂ → MnCl₂ + Cl₂↑ + H₂O

14HCl + K₂Cr₂O₇ → 2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂↑ + 7H₂O

16HCl + 2KMnO₄ → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O

4. HCl không tác dụng với chất nào?

- Kim loại đứng sau H trong dãy điện hóa như Cu, Ag, Au,….

- Muối không tan có gốc CO₃ và PO₄, trừ K₂CO₃ và Na₂CO₃, K₃PO₄ và Na₃PO₄.

- HCl không tác dụng với tất cả các axit, phi kim, oxit kim loại, oxit phi kim.

5. HCL được điều chế từ phương trình hóa học nào?

Tổng hợp trực tiếp

H₂ + Cl₂ → 2 HCl

Phản ứng diễn ra trong buồng đốt được cung cấp khí clo và hyđro ở nhiệt độ trên 2000°C có mặt ngọn lửa. Hỗn hợp của hyđro và clo có khả năng gây nổ do đó cần những thiết bị đặc biệt có khả năng chịu nhiệt cao. Phương pháp này có chi phí rất cao.

Từ clorua kim loại

Phản ứng với clorua kim loại, đặc biệt là natri clorua (NaCl), với axitsulfuric H₂SO₄) hoặc hydro sulfat dễ dàng điều chế HCl dạng khí. Phản ứng diễn ra gồm 2 giai đoạn, giai đoạn 1 ở nhiệt độ khoảng 150-250°C, và giai đoạn 2 ở nhiệt độ khoảng 500 đến 600°C.

NaCl + H₂SO₄ đặc → NaHSO₄ + HCl↑

NaCl + NaHSO₄ → Na₂SO₄ + HCl↑

Phương trình tổng hợp:

2 NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl↑

Clo hóa trong sản xuất chất hữu cơ

* Nhiệt phân 1,2-dicloretan tạo thành vinyl clorua, 90% lượng axit clohiđric sản xuất ở Mỹ dùng phương pháp clo hóa này:

C₂H₄ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂

C₂H₄Cl₂ → C₂H₃Cl + HCl

* Clorua hóa ankan, với R-là gốc hydrocacbon:

Cl₂ + RH → RCl + HCl

*Phản ứng trao đổi gốc clo với HF:

RCl + HF → RF + HCl