实验室中制备氯化氢的几种方法_File-2012-3

2003： 477 481. [10] 北京师范大学，华中师范大学．南京师范大学．无机化学教研室．无机化学，下册， 第四版．
2003： 464—68.
原料。工业上，制备氯化氢时应用最多的的方法是在反应炉中将纯净的氢气和氯气点燃生成氯化氢，
反应时应使氢气稍过量以使氯气更多地反应掉。
反应的热化学方程式是：
H2(g)+Cl2(g)
2HCl(g)
ΔH=-184.2 kJ/mol
c 2 (HCl)
K=
(1)
c(H2 )·c(Cl2 )
9554
lgK =
- 0.533T + 2.42
方法种类 浓盐酸滴入浓硫酸 浓盐酸滴入氯化钠 氯化钠与硫酸氢钠混合
加热浓盐酸 浓盐酸滴入无水氯化钙
用料
浓盐酸 浓硫酸 浓硫酸 氯化钠 氯化钠 硫酸氢钠 浓盐酸 浓盐酸 无水氯化钙
优点
缺点
Байду номын сангаас
产率高、易控制，反应器 易于拆装和清洗 —
—
产生废酸
产率低、不易控制，反应 器难于拆装和清洗
难于反应、产率低, 反应 器难于清洗和拆装
反应器易于拆装和清洗
产率最低
副产物易于处理
产率低
参考文献： [1] 孔祥芝. 工业氯化氢气体的生产[J]. 低温与特气,2002, 20(1) : 14-16. [2] 李秀华, 宋明霞, 代罡. 氯化氢生产工艺探讨[J]. 中国氯碱, 2004(8): 15-16. [3] 张英民, 郎需霞, 吴雅娟. 氯化氢生产中新技术的应用[J]. 聚氯乙烯, 2003(2) : 50-55. [4] 刘启照, 张国杰, 张文勤. 副产氯化氢气体的精制及利用[J]. 氯碱工业, 2002(4) : 1-7. [5] 原材料. 新材料产业[J], 2003(11) : 68. [6] 宋德锦, 张茂斌. 联合生产盐酸、氯化钙及硫酸铵的实验[J]. 四川轻化工学院学报, 2002,
2. 将硫酸滴入氯化钠中 用NaCl和H2SO4制备氯化氢气体的原理: 质子从强的非挥发性酸转移到带有氯离子的弱碱中。 实验时，把氯化钠放在烧瓶里，通过分液漏斗注入浓硫酸，同时加热。 由于氯化钠和浓硫酸产生的混合物坚硬,在没有拆开仪器时不可能从反应器中取出，如果拆开仪 器则导致HCl蒸气充满区域。所以，此法中仪器不可能很快地被拆卸并且再装，这限制了产生的氯
File-20120218003
实验室中制备氯化氢的几种方法
科学无止尽
（百度化学吧·百度科学无止尽吧，2012 年）
氯化氢气体可用作催化剂、有机合成原料和超纯试剂的原料, 还可用纯水吸收制得高纯度盐酸，
应用于试剂、食品工业、精细化工、医药等，具有广阔的应用前景。其中电子级氯化氢HCl (纯度≥
99.995% )用于医药、化工、半导体行业, 需求量越来越大。氯化氢是盐酸的溶质，是重要的化工
15(1): 58-63. [7] 人民教育出版社化学社．高中化学教材第一册(必修)．第一版2003： 64—68. [8] 人民教育出版社化学社．高中化学教材第一册(必修)．第一版，2003： 20一24. [9] 北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学．无机化学教研室，无机化学， 下册， 第四版．
5. 浓盐酸滴入无水氯化钙 无水氯化钙可以形成CaCl2·2H2O(150℃下也稳定)，超过它本身重量的30%，这种固水能力 使得当浓盐酸滴入无水氯化钙中时有大量氯化氢气体放出。一个典型的制备过程中，室温下100g 35%的盐酸加入到100g氯化钙颗粒中，可以获得15g氯化氢，产率超过40%。 CaCl2·2H2O废液易于处理，只需加入少量的碱中和即可。或者将废液加热到200℃，形成蜡 状的混合物无水氯化钙，可以继续使用，其中形成的氯氧化钙可以忽略不计。该法的优点: 氯化钙 易于安全处理, 成本低。 由表可知除方法一(浓盐酸滴入浓硫酸法)以外其他的方法卸载、再装都不简单，它们的产量达 不到理论量，不适合大规模生产，综合考虑后方法一(即浓盐酸滴入浓硫酸中) 为最佳的实验室制备 氯化氢的实用方法。这个方法的优越之处在于：氯化氢气体理论产率在90%之上，实际也可达80% 以上，气体产生的速度可以精确地受控, 产生的气流比较稳定；避免了过热或其他危险情况; 反应 器可以在几分钟内在原处被清洗和重新安装, 尤其当需要较大量的气体时，既节约时间, 又方便。
(2)
T
公式(1)、(2)可以计算不同 T 下的平衡浓度。
在实验室中，通过这种方法在实验室中实施较难，我们可以用如下的方法制取氯化氢。
1. 将盐酸滴入硫酸中 用该方法制取HCl气体要求使用的盐酸浓度为31% 以上, 浓硫酸98% 。盐酸慢慢滴入一个装 有浓硫酸的被搅动的烧瓶中, 释放的HCl以鼓泡形式通过少量硫酸去除水蒸气, 即得到干燥的氯化 氢气体。 实际应用使用时2份硫酸对应1份盐酸, 当盐酸滴下时要恒定搅动硫酸。鼓泡器的作用有: 气体 发生器将要充满气体、停止或者泄漏, 也可以看到多少气体产生并且它可去除HCl气体夹带的所有水 蒸气, 产生无水HCl气体。氯化氢的产量接近于理论量, 如900 mL盐酸慢慢滴加大约2个小时将产 生300 g HC l气体。一旦气体产生量开始减少, 在反应器中的硫酸可以继续加热，可得到更多的HCl 气体。当产生的气体数量不能克服吸收速率时, 容易发生倒吸。为防止和控制倒吸, 在气体发生器 和接收器之间安置缓冲井作为安全预防措施来收集所有倒吸的溶液。 清洗和再装方面, 该法的最重要的好处是不用拆开器皿, 耗尽的硫酸可以抽出或虹吸在反应器 外面, 然后倾入冷却的塑料桶, 再装也一样简单。
化氢数量。该法缺点如下: 氯化钠/硫酸氢钠固体在反应器底部不容易搅动均匀，因此反应慢且产出 量远低于理论量，且HCl气体的产生不可能通过控制硫酸的滴加控制。
该方法中，由于浓 H2SO4 具有强氧化性， 在加热条件下，能与发生氧化还原反应，被还原为 +4 价的 SO2 气体，所以反应过程中有 SO2 等杂质伴随氯化氢气体逸出。又由于 SO2 和 HCl 都是 酸性气体，SO2 不易除去，导致所得的氯化氯气体纯度不高，而且随着反应的进行，H2SO4 浓度的 下降，反应产生气体的速度减慢。
4. 加热浓盐酸 通过加热盐酸, 产生的HCl气体通过浓硫酸干燥后就可以获得氯化氢气体。然而，氯化氢与水可 形成一个恒沸混合物，这样加热时很多水蒸气与HCl气体同时冒出，将鼓泡器中的硫酸迅速稀释, 使 得产出量比较差。虽然反应器中废液可以抽出和再装, 但剩余的液体中仍然含有很多的氯化氢，非 常不容易处理。
4. 混合氯化钠与硫酸氢钠并加热 可以通过加热氯化钠和硫酸氢钠盐, 反应机理是:
NaHSO4+NaCl═△═Na2SO4+HCl 非常坚硬的硫酸钠块状物在反应器冷却后，需用大量热水和搅拌才能去除。而且整个制备过程 如加热混合反应、反应后的冷却过程、从反应器去除块状物，都需要大量时间，因此该法不可能大 规模生产氯化氢气体。此方法缺点如下: 反应温度必须到达250℃反应才能开始。产量远低于理论 量，因为即使两种固体粉末在装入反应器之前已混匀，两种固体化合物也不可能充分接触。
3. 将磷酸滴入氯化钠中 采用高沸点非氧化性酸制低沸点酸的原理。反应的方程式是：
2NaCl+ H3PO4 (浓)═△═Na2HPO4 +2HCl↑ 实验步骤是按用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气的实验装置组装，在烧瓶中加入氯化钠晶体， 在分液漏斗中注入浓磷酸。最后点燃酒精灯，用向上排气法收集氯化氢气体。尾气则用 30%氢氧化 钠溶液吸收。 无论是用用磷酸还是硫酸来制取HCl气体，并不是浓度越大越好。浓度越大，吸水性越强，且 酸多数以分子形式存在电离出来的氢离子很少。氯化钠也难电离出氯离子，从而导致产生的HCl气 体的速度较慢。结果显示H2SO4浓度较大时(70%以上)都会有SO2气体伴随生成，是因为H2SO4浓 度较高时，其氧化性比较强，和氯化钠发生氧化还原反应，所以有SO2杂气体生成。H2SO4浓度较 低时，虽没有SO2杂气体生成，但是产气速度较慢，是因为氢离子的浓度下降，导致氢离子与氯离 子结合生成HCl气体的机会小 所以产气速度较慢。对于用H3PO4时，其浓度范围襁’59%—80%时 产气速度较适宜，其中在60%—75%这个浓度范围产生气体较平稳，并且无杂质气体产生，是因 为磷酸是非氧化性酸，又可以提供足够的氢离子。且具有强吸水性，有利于气体的逸出。 H3PO4和NaCl晶体在加热条件下制取HCl气体时，H3PO4的物质的量应相对过量，NaCl晶体中 加入少量水稀释情况下反应更快，H3PO4和NaCl混合均匀产生的气体较平稳些。 用磷酸代替硫酸，生成HCl气体的纯度高。磷酸浓度范围相对于硫酸要宽一些，装置中减少了 除SO2的净化装置，装置简易，但由于H3PO4的价格约是H2SO4的5倍，从而使成本提高了。 采用浓度在50%—80%范围的H3PO4和5g氯化钠(按照需求量按照比例反应)在加热的条件下 反应制取HCl气体较好。