Номер 7, страница 29 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 5. Хлороводород. Соляная кислота. Глава 1. Неметаллы - номер 7, страница 29.

Условие.

7. Как получают соляную кислоту в промышленности?

Решение.

Решение 2.

Решение

В промышленности соляную кислоту (водный раствор хлороводорода HCl) получают несколькими способами. Основным является синтетический метод, но также существуют и другие, исторически важные или используемые для утилизации побочных продуктов.

1. Синтетический метод (основной)

Этот метод заключается в прямом синтезе хлороводорода из простых веществ – водорода ($H_2$) и хлора ($Cl_2$) – с последующим растворением (абсорбцией) полученного газа в воде. Этот способ позволяет получать очень чистую кислоту.

Сырье, водород и хлор, как правило, являются продуктами другого крупнотоннажного химического производства – электролиза водного раствора поваренной соли (NaCl), в ходе которого также получают гидроксид натрия (NaOH):

$2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2\uparrow + Cl_2\uparrow$

Синтез хлороводорода проводят в специальных печах из стали или кварца, где водород горит в атмосфере хлора. Реакция является цепной и сильно экзотермической (протекает с выделением большого количества тепла):

$H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl + Q$

Чтобы обеспечить безопасность и полноту реакции, процесс ведут при небольшом избытке водорода. Это гарантирует, что весь токсичный хлор будет израсходован. Горячий газообразный хлороводород затем охлаждают и подают в абсорбционные колонны, где он поглощается водой. В результате получают концентрированную (до 38%) соляную кислоту.

2. Сульфатный метод

Исторически это был первый промышленный способ получения HCl. Он основан на реакции поваренной соли (хлорида натрия) с концентрированной серной кислотой при нагревании. Сегодня этот метод используется реже, в основном когда требуется получить сульфат натрия ($Na_2SO_4$) как ценный побочный продукт.

Процесс протекает в две стадии:

1. При нагревании до 150 °C образуется кислая соль – гидросульфат натрия:
$NaCl_{(тв)} + H_2SO_{4(конц)} \xrightarrow{t} NaHSO_4 + HCl\uparrow$

2. При более сильном нагревании (свыше 500 °C) гидросульфат реагирует с оставшейся солью:
$NaCl_{(тв)} + NaHSO_4 \xrightarrow{t} Na_2SO_4 + HCl\uparrow$

Суммарное уравнение реакции выглядит так:

$2NaCl + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2HCl\uparrow$

Выделившийся хлороводород далее так же поглощается водой.

3. Получение в качестве побочного продукта (абгазный HCl)

Большое количество хлороводорода образуется как побочный продукт в процессах хлорирования органических соединений, например, при производстве пластмасс (ПВХ), растворителей, фреонов и др.

Пример реакции хлорирования углеводорода (где R – органический радикал):

$R-H + Cl_2 \rightarrow R-Cl + HCl$

Такой хлороводород ("абгазный") обычно содержит органические примеси, от которых его необходимо очищать перед растворением в воде. Утилизация абгазного HCl является важной экологической и экономической задачей.

Ответ: В промышленности соляную кислоту получают тремя основными способами. Главный метод – прямой синтез из водорода и хлора, получаемых при электролизе раствора поваренной соли. Второй способ – сульфатный, реакция поваренной соли с концентрированной серной кислотой при нагревании. Третий способ – утилизация побочного хлороводорода (абгазного HCl), образующегося при хлорировании органических веществ.