Как приготовить раствор концентрированной соляной кислоты

РАЗДЕЛЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ

Содержание

1. Определение плотности соляной кислоты.

Пример.

Кислота отобрана в шприц, полный объем которого V = 24,6 см 3 . Масса кислоты, измеренная на электронных весах, m = 29,175 г.
Следовательно, расчетное значение плотности ρ = 29,175 / 24,6 = 1,186 г/см 3 .

2. Определение концентрации водных растворов соляной кислоты.

Пример.

Масса раствора соляной кислоты объемом 24,6 см 3 равна 26,2 г. Необходимо определить, в каком объемном соотношении концентрированная кислота смешана с водой, исходную концентрацию, а также весовую и молярную концентрацию (нормальность) раствора.
По расчетному значению плотности раствора ρ = 26,2/24,6 = 1,065 г/см 3 определите с помощью таблицы 3 объемные доли HCL и воды (1:2) и исходную концентрацию кислоты, из которой был приготовлен раствор (36,5% вес.).
Затем,используя таблицу 4, найдите для раствора плотностью 1,065 г/см 3 интерполированием значений молярную концентрацию:

3,881 + (4,004 – 3,881)·(36,5 – 36,0) = 3,942 моль/л

Затем по таблице 5 определите весовую концентрацию раствора:

13,30 + (13,69 – 13,30)·(36,5 – 36,0) = 13,49 % вес.

3. Приготовление водных растворов соляной кислоты в заданном объемном соотношении.

Пример.

Для приготовления 500 мл раствора в объемном соотношении 1:4 необходимо 100 мл концентрированной кислоты аккуратно влить в 400 мл дистиллированной воды, тщательно перемешать и перелить раствор в емкость из темного стекла с герметичной крышкой.

4. Приготовление водных растворов соляной кислоты требуемой весовой концентрации.

Пример.

Необходимо приготовить 1 л раствора HCL концентрацией 6 % вес. из соляной кислоты концентрацией 36 % вес. (такой раствор используется в карбонатомерах КМ производства ООО НПП «Геосфера»).
По таблице 2 определите молярную концентрацию кислоты с весовой долей 6 % вес.(1,692 моль/л) и 36 % вес.(11,643 моль/л).
Рассчитайте объем концентрированной кислоты, содержащей такое же количество HCl (1.692 г-экв.), что и в приготавливаемом растворе:

1,692 / 11,643 = 0,1453 л.

Следовательно, добавив 145 мл кислоты (36 % вес.) в 853 мл дистиллированной воды, получите раствор заданной весовой концентрации.

5. Приготовление водных растворов соляной кислоты заданной молярной концентрации.

Vв = V(M/Mp – 1)

где M – молярная концентрация исходной кислоты.
Если концентрация кислоты не известна, определите ее по плотности, используя таблицу 2.

Пример.

Весовая концентрация используемой кислоты 36,3 % вес. Необходимо приготовить 1 л водного раствора HCL с молярной концентрацией 2,35 моль/л.
По таблице 1 найдите интерполированием значений 12,011 моль/л и 11,643 моль/л молярную концентрацию используемой кислоты:

11,643 + (12,011 – 11,643)·(36,3 – 36,0) = 11,753 моль/л

По приведенной выше формуле рассчитайте объем воды:

Vв = V (11,753 / 2,35 – 1) = 4·V

Принимая Vв + V = 1 л, получите значения объемов: Vв = 0,2 л и V = 0,8 л.

Следовательно, для приготовления раствора с молярной концентрацией 2,35 моль/л, нужно влить 200 мл HCL (36,3 % вес.) в 800 мл дистиллированной воды.

6. Расход соляной кислоты для определения карбонатности образцов горной породы.

CaCO3 + 2HCL = CaCL2 + H2O + CO2

CaMg(CO3)2 + 4HCL = CaCL2 + MgCL2 + 2H2O + 2CO2

FeCO3 + 2HCL = FeCL2 + H2O + CO2

Наибольшее количество кислоты расходуется на разложение доломита, т.к. в 1 г CaMg(CO3)2 содержится 21,691 мг-экв., в 1 г CaCO3 – 19,982 мг-экв., а в 1 г FeCO3 – 17,262 мг-экв. Для полного разложения карбонатов необходимо израсходовать такое же количество мг-экв. HCL.

В 1 мл концентрированной соляной кислоты (35…38% вес.) содержится 11,267…12,381 мг-экв. (таблица 1). Поэтому на разложение 1 г доломита теоретически необходимо от 21,691 / 12,381 = 1,75 мл до 21,691 / 11,267 = 1,92 мл концентрированной кислоты (таблица 7).

При проведении исследований образцов горных пород расход концентрированной кислоты должен быть не менее 2 мл на 1 г карбонатных веществ. Избыток кислоты необходим для нормального протекания химической реакции.
Расчетные значения объема растворов кислоты, необходимого для взаимодействия 1 г карбонатов с кислотой, даны в таблице 8.
Расход водных растворов, содержащих оптимальный избыток соляной кислоты для полного разложения 1 г карбонатных пород, приведен в таблице 9.
Фактический объем раствора кислоты, расходуемой на исследование одного образца, устанавливает изготовитель карбонатомеров.

Для карбонатомеров серии КМ производства ООО НПП «Геосфера» расход концентрированной соляной кислоты на один образец составляет не более 2,35 мл.

7. Подготовка образца

Для определения карбонатности горной породы необходима навеска измельченного образца массой от 500 мг до 1000 мг. Навеска большей массы позволяет достовернее определить содержание кальцита и доломита, особенно в низкокарбонатных образцах.

Для получения навески массой 1000 мг нужно отобрать и измельчить не менее 3 г сухих флагментов керна или промытых и высушенных частиц шлама основной породы.

После измельчения образца необходимо просеять порошок через сито с размером ячеек 0,056 мм или 0,063 мм.

Если образец отобран из нефтенасыщенного керна или шлама, то после измельчения следует выполнить экстрагирование образца органическим растворителем (четыреххлористым углеродом CCl4 или хлороформом CHCl3).

Для экстрагирования просеянный порошок необходимо насыпать кучно на листок фильтровальной бумаги и с помощью пипетки нанести на него под вытяжкой 30…40 капель растворителя. После испарения растворителя из образца нужно отобрать навеску для взвешивания.

Взвешивание следует осуществлять на электронных весах не ниже 3 класса точности, имеющих дискретность отсчета не менее 1 мг. Взвешиваемый образец рекомендуется насыпать на подложку из плотной мелованной бумаги (для удобства последующей засыпки в контейнер реакционной камеры карбонатомера).

Следует учитывать, что неточное взвешивание образца увеличивает погрешность определения карбонатности. Например, при погрешности взвешивания ± 10 мг дополнительная ошибка определения карбонатности образца массой 500 мг составляет ± 2%.

8. Нейтрализация остатков соляной кислоты

Для нейтрализации остатков HCl необходимо добавить в раствор равное количество мг-экв. одного из веществ, взаимодействующих с соляной кислотой (например, бикарбонат натрия NaHCO3, бикарбонат калия KHCO3, углекислый натрий Na2CO3, углекислый калий K2CO3, гидроокись натрия NaOH или гидроокись калия KOH).

Расчетное количество безводных веществ, затрачиваемых на нейтрализацию кислоты, содержащейся в 1 мл водных водных растворов HCl разной концентрации, приведено в таблице 10.

Количество вещества, используемого для нейтрализации остатков HCl после исследования образца породы массой 1 г, может быть определено исходя из объема раствора кислоты, не затраченной на реакцию.

Пример.

При исследовании образца породы массой 1 г, содержащего 85% кальцита, израсходовано 15 мл водного раствора HCl (1:6), приготовленного из кислоты с концентрацией 38% вес. Необходимо определить количество NaHCO3 для нейтрализации остатков HCl после реакции.

Расчетный объем раствора кислоты для разложения 1 г CaCO3 равен 11,3 мл (таблица 8).

Избыток раствора HCl составляет 15,0 – 11,3 = 3,7 мл.

Расчетное количество непрореагированной кислоты равно 11,3·(1 – 85/100) = 1,7 мл. Следовательно, необходимо нейтрализовать кислоту в растворе объемом 3,7 + 1,7 = 5,4 мл.

Используя таблицу 10, рассчитываем требуемое для нейтрализации количество безводного бикарбоната натрия 0,149 · 5,4 = 0,8 г.

Фактический расход безводных веществ, используемых для нейтрализации остатков кислоты в 1 мл раствора, больше расчетных значений (таблица 10) на величину

(100/C -1)%

где С – весовая доля чистого вещества в безводном порошке, % вес.

Пример.

Для нейтрализации кислоты, содержащейся в 1 мл разбавленного (1:6) раствора HCl с начальной концентрацией 38 % вес. согласно таблице 10 необходимо 0,099 г KOH.

Весовая доля KOH равна 88 % вес.

Фактическое количество вещества, затрачиваемого на нейтрализацию кислоты больше расчетного и равно
0,099 · 100/88 = 0,112 мг.

Из химических веществ, пригодных для нейтрализации соляной кислоты, наиболее доступным является бикарбонат натрия NaHCO3 по ГОСТ 2156-76 (он же двууглекислый натрий или пищевая сода).
Недостатком этого вещества является плохая растворимость в воде при нормальной температуре (8,8 г в 100 мл воды при 20°C), что не позволяет применять NaHCO3 в растворе с концентрацией более 8% вес.
При реакции NaHCO3 с соляной кислотой происходит выделение углекислого газа и паров раствора, поэтому нейтрализацию необходимо осуществлять в емкости объемом не менее 250 мл.
Кроме NaHCO3 для нейтрализации может быть рекомендована гидроокись калия KOH, которая хорошо растворяется в воде (до 112 г в 100 мл при 20°C) и реагирует с кислотой с образованием водорастворимой соли KCl.
При небольших концентрациях растворы NaHCO3 и KOH обладают слабощелочными свойствами и безопасны в применении.

Источник

Приготовление раствора соляной кислоты

Целью данной работы является приготовление раствора соляной кислоты, нахождение его точной концентрации, а также определение общего содержания щелочи в растворе, выданном преподавателем, и на основании известной концентрации выданного раствора расчет его объема.

2. Порядок выполнения работы.

2.1 Приготовление раствора соляной кислоты и определение его концентрации.

Для приготовления 250 мл разбавленной соляной кислоты мы отмерили примерно 2 мл концентрированной HCl малым мерным цилиндром, а затем разбавили дистиллированной водой до 250 мл с помощью большого мерного цилиндра. Затем полученный раствор с помощью бюретки разлили в 3 колбы по 10 мл. Добавили в каждый сосуд несколько капель индикатора метилоранжевого, а затем оттитровали каждую пробу раствором Na2CO3 при непрерывном перемешивании до перехода окраски из розово-оранжевой в желтую. По окончании титрования отсчитали объем израсходованного раствора. В процессе титрования происходит следующая реакция:

2HCl + Na2CO3 → H2CO3 + 2NaCl

Результаты этого эксперимента приведены в таблице:

V HCl взятый на титрование, мл

V Na2CO3 пошедший на титрование, мл

(без учета 2-го измерения, т. к. он явно содержит промах)

2.2 Определение общего содержания щелочи в растворе, полученном у преподавателя.

Неизвестный объем раствора КОН, концентрации Экв. м. * л-1 долили дистиллированной водой до 250 мл. Затем взяли 3 пробы полученного раствора по 10 мл и добавили в него несколько капель фенолфталеина. Оттитровали каждую пробу раствором НСl, полученным в предыдущем опыте и замерили при добавлении какого объема кислоты окраска раствора в колбочке резко меняется от малиновой до бесцветной.

В основе метода титрования лежит следующая реакция:

KOH + HCl → KCl + H2O

Результаты эксперимента приведены в таблице:

V KOH взятый на титрование, мл

V HCl пошедший на титрование, мл

3 Обработка результатов

1. Так как вещества реагируют между собой в весовых количествах, пропорциональных их эквивалентам, то затраченные при титровании объемы растворов обратно пропорциональны их нормальностям:

Пересчет концентрации из одних единиц в другие производиться на основании соотношений:

Источник

При приготовлении растворов процентной концентрации вещество отвешивают на техно-химических весах, а жид- I кости отмеривают мерным цилиндром. Поэтому навеску! вещества рассчитывают с точностью до 0,1 г, а объем 1 жидкости с точностью до 1 мл.

Прежде чем приступить к приготовлению раствора, | необходимо произвести расчет, т. е. рассчитать количество растворяемого вещества и растворителя для приготовления определенного количества раствора заданной концентрации.

РАСЧЕТЫ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ

Пример 1. Надо приготовить 500 г 5% раствора нитЯ рата калия. 100 г такого раствора содержат 5 г KN0 3 ;1 Составляем пропорцию:

100 г раствора-5 г KN0 3

500 » 1 — х » KN0 3

5-500 „_ х= -jQg- = 25 г.

Воды нужно взять 500-25 = 475 мл.

Пример 2. Надо приготовить 500 г 5% раствора СаСЬ из соли СаС1 2 -6Н 2 0. Вначале производим расчет для безводной соли.

100 г раствора-5 г СаС1 2 500 » » —х » СаС1 2 5-500 _ х= 100 = 25 г —

Мольная масса СаС1 2 = 111, мольная масса СаС1 2 — 6Н 2 0 = 219*. Следовательно, 219 г СаС1 2 -6Н 2 0 содер­жат 111 г СаС1 2 . Составляем пропорцию:

219 г СаС1 2 -6Н 2 0-111 г СаС1 2

х » СаС1 2 -6Н 2 0- 26 » CaCI,

219-25 х = -jjj- = 49,3 г.

Количество воды равно 500-49,3=450,7 г, или 450,7 мл. Так как воду отмеривают мерным цилиндром, то десятые доли миллилитра в расчет не принимают. Следовательно, нужно отмерить 451 мл воды.

РАСЧЕТЫ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ РАСТВОРОВ КИСЛОТ

При приготовлении растворов кислот необходимо учиты­вать, что концентрированные растворы кислот не явля­ются 100% и содержат воду. Кроме того, нужное ко­личество кислоты не отвешивают, а отмеривают мерным цилиндром.

Пример 1. Нужно приготовить 500 г 10% раствора соляной кислоты, исходя из имеющейся 58% кислоты, плотность которой d=l,19.

1. Находим количество чистого хлористого водорода, которое должно быть в приготовленном растворе кис­лоты:

100 г раствора -10 г НС1 500 » » — х » НС1 500-10 * = 100 = 50 г —

* Для расчета растворов процентной концентрации мольную, массу округляют до целых чисел.

2. Находим количество граммов концентрированной >
кислоты, в котором будет находиться 50 г НС1:

100 г кислоты-38 г НС1 х » » -50 » НС1 100 50

3. Находим объем, который занимает это количество 1
кислоты:

V — — — 131 ‘ 6 110 6 щ

4. Количество растворителя (воды) равно 500-;
-131,6 = 368,4 г, или 368,4 мл. Так как необходимое ко-
личество воды и кислоты отмеривают мерным цилинд-
ром, то десятые доли миллилитра в расчет не принима-
ют. Следовательно, для приготовления 500 г 10% раство-
ра соляной кислоты необходимо взять 111 мл соляной I
кислоты и 368 мл воды.

Пример 2. Обычно при расчетах для приготовления кислот пользуются стандартными таблицами, в которых указаны процент раствора кислоты, плотность данного раствора при определенной температуре и количество граммов этой кислоты, содержащееся в 1 л раствора данной концентрации (см. приложение V). В этом слу­чае расчет упрощается. Количество приготовляемого раствора кислоты может быть рассчитано на определен­ный объем.

Например, нужно приготовить 500 мл 10% раствора соляной кислоты, исходя из концентрированного 38% j раствора. По таблицам находим, что 10% раствор соля­ной кислоты содержит 104,7 г НС1 в 1 л раствора. Нам I нужно приготовить 500 мл, следовательно, в растворе должно быть 104,7:2 = 52,35 г НО.

Вычислим, сколько нужно взять концентрированной I кислоты. По таблице 1 л концентрированной НС1 содер­жит 451,6 г НС1. Составляем пропорцию: 1000 мл-451,6 г НС1 х » -52,35 » НС1

1000-52,35 х = 451,6 =»5 мл.

Количество воды равно 500-115 = 385 мл.

Следовательно, для приготовления 500 мл 10% рас­твора соляной кислоты нужно взять 115 мл концентри­рованного раствора НС1 и 385 мл воды.

Кислота для пайки является флюсом, который находится в особой категории, так как он отличается повышенной агрессивностью к материалам, с которыми работает. Данное вещество распространяется преимущественно в жидком виде, вне зависимости от своей концентрации. Иногда могут продаваться разбавленные разновидность, или же концентрированное вещество, которое можно разбавить самостоятельно. Помимо этого можно еще постараться сделать паяльную кислоту своими руками.

Все свойства материала определяют сферу ее применения. Она предназначена больше для сильно загрязненных металлов, у которых быстро образуются окислы или есть остатки ржавчины на поверхности. Из-за высокой активности материал оказывается опасным для контакта с кожей и поверхностью слизистых оболочек. Нужно знать правила использования кислоты, прежде чем приступать к работе с ней.

Технология, как сделать паяльную кислоту в домашних условиях, предполагает, что в итоге должна получиться субстанция, которая обладала бы свойствами, которые максимально соответствуют ГОСТ 23178-78. Это поможет повысить качество флюса, чтобы получать надежные соединения. Главное, чтобы свойства кислоты проявлялись и после нанесения, так как флюс на металле не только убирает жировые пленки и окислы, но и предотвращает их повторное образование. Стоит также отметить лучшую растекаемость припоя по поверхности и высокий уровень схватываемости с основным материалом.

Физико-химические свойства и состав

Перед тем, как сделать паяльную кислоту, следует ознакомиться с составом материала. В данное вещество входят:

• Кислота соляная;
• Хлорид амония;
• Хлорид цинка;
• Вода деионизированная;
• Смачивающая присадка.

Паяльная кислота в домашних условиях может иметь другие компоненты в своем составе. Главное, чтобы добиться обязательных свойств, которыми обладает этот флюс. Во-первых, здесь должна присутствовать высокая активность материала. Быстрое взаимодействие с элементами придает среде агрессивность и уничтожение практически всех вредных веществ, которые мешают нормальному проведению пайки. Это имеет побочный эффект, так как мелкие детали из металла могут пострадать в результате соприкосновения с кислотой. Подобными свойствами обладает и жир паяльный активный.

Кислота издает специфический запах и является вредной для здоровья, когда человек вдыхает ее пары. Таким образом, во время работы следует использовать респиратор, а помещение, в котором это все проходит, должно хорошо проветриваться. Требуется исключить попадание флюса на руки, глаза, а также другие поверхности, кроме самой заготовки и припоя.

Необходимые инструменты и материалы для изготовления

Следует понимать, что паяльная кислота в домашних условиях будет иметь несколько иной состав, что в свою очередь делает ее более простой в производстве. Для ее приготовления требуются следующие материалы и инструменты:

• Банка или другая емкость для приготовления и смешивания (желательно стеклянная);
• Гранулированный цинк или вместо него можно применять стаканчики от старых батареек, которые содержат данный элемент;
• Вода, которая служит для разбавления концентрата;
• Концентрированная соляная кислота, которая является основным элементом и может растворять дополнительные примеси.

Технология создания кислоты для пайки своими руками

Первым делом подготавливается лабораторная емкость, в роли которой выступает стеклянная баночка, или другая фарфоровая и керамическая емкость. В нее следует поместить цинк или остатки от батареек. Только после помещения добавок в емкость помещается концентрат соляной кислоты. Заливать ее нужно очень осторожно, так как при попадании на руку можно получить химический ожог. Общий уровень жидкости в емкости не должен превышать ¾ от полного объема.

Пропорции вещества, если есть точные измерительные инструменты, должны выглядеть следующим образом – на один литр соляной кислоты требуется 412 г. цинка. Естественно, что возможны небольшие отклонения, но они не должны быть слишком высокими.

Следующим пунктом, как приготовить паяльную кислоту, является ожидание окончания реакции. При контакте кислоты и цинка, металл начинает растворяться. Во время растворения выделяется водород, благодаря чему в жидкости образуются пузырьки.

Также жидкость становится более прозрачной. После того, как все закончилось, полученную субстанцию следует перелить в другую емкость, которая плотно закрывается. Приобрести все материалы можно без проблем в магазинах, которые продают химические реактивы. Если использовать батарейки, то подойдут практически любые типа «ААА» и «АА».

Если вам требуется не сольно концентрированный материал, а нужно сделать что-то более слабое, что не обладало бы высоким уровнем агрессивности, то можно добавить воды, чтобы снизить концентрацию. Это также необходимо делать крайне аккуратно, чтобы не разбрызгать жидкость. Пропорции можно подбирать самостоятельно, в зависимости от особенностей пайки.

Как правильно приготовить паяльную кислоту в домашних условиях

В первую очередь нужно уделить внимание мерам безопасности, так как это очень опасное дело. При производстве на предприятиях, все делается в специальных шкафах, где реактивы смешиваются под вытяжкой и в защищенных от посторонних местах. Дома нужно обязательно использовать средства индивидуальной защиты, которые помогут защитить кожу, глаза, органы дыхания и прочие. Процесс растворения лучше всего производить вне помещения на открытом воздухе, или же обеспечить хорошее проветривание. Это необходимо из-за того, что в воздух активно выделяется водород. Поблизости также должен быть источник воды, для того, чтобы была возможность промыть поврежденный участок кожи, если случится несчастный случай. Желательно должна быть проточная вода из крана, лучше всего холодная, так как это слегка снизит уровень боли.

Если вещество было разлито на какую-либо поверхность, то его можно смыть при помощи раствора щелочи и воды. Не стоит забывать и о правильном хранении материала емкость должна быть герметичной, а хранить все следует в прохладном темном месте. Посторонние люди, которые не знают, не должны иметь к ней доступа. Для флюса иногда применяется и чистая соляная кислота, без добавления примесей цинка, а также не разбавляемая водой. Такой флюс чаще всего применяется для материалов из железа.

Соляная кислота, поступающая с завода, может иметь различную концентрацию, поэтому необходимо рассчитывать количество воды и кислоты, используя таблицу 6.2

Источник