CHƢƠNG 4: SẢN XUẤT AXIT HCl

4.1. Tính chất hóa lí
Khí HCl là khí không màu có t
cn
= -114,2
o
C, t
s
= -85
o
C.
Khí hydro clorua hòa tan rất tốt trong nước tạo thành dung dịch axit.
Độ tan của khí HCl trogn nước phụ thuộc vào nhiệt độ dung dịch, ở áp suất 1 atm
và t = 0
o
C 1 lít nước hòa tan 525,2 lit HCl, ở 18
o
C hòa tan 451,2 lit HCl.
Hệ HCl – H
2
O có điểm đẳng khí ở nồng độ 20.24% HCl và sôi ở 110
o
C.
Do phân ly hoàn toàn trong nước nên axít clohiđric được xếp vào nhóm axít mạnh
Như các loại axít khác, HCl có khả năng tác dụng với:
+ Kim loại: Giải phóng khí hyđrô và tạo muối clorua (trừ các kim loại đứng
sau hyđro trong dải hoạt động hóa học như Cu, Hg, Ag, Pt, Au).
Fe + 2HCl → FeCl
2
+ H

giải phóng khí clo.
2KMnO
4
(đặc) + 16HCl → 2KCl + 2MnCl
2
+ 5Cl
2
+ 8 H
2
O
MnO
2
+ 4HCl → MnCl
2
+ Cl
2
+ 2H
2
O

Trong số các axít vô cơ mạnh phổ biến, axít clohiđric là một axít monoproton ít có
khả năng tạo phản ứng giảm số oxy hóa. Nó là một trong những axít mạnh ít độc hại nhất
khi tiếp xúc bằng tay; ngoài tính axít, nó còn bao gồm các ion clo không phản ứng và
không độc hại. Các dung dịch axít clohiđric trung bình-mạnh thì khá ổn định khi lưu trữ.
4.2. Ứng dụng chính
Axít HCl được sử dụng phổ biến trong phòng thí nghiệm
Axít clohiđric là một axít mạnh được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Ứng dụng
thường để xác định chất lượng sản phẩm theo yêu cầu.
Tẩy gỉ thép
Một trong những ứng dụng quan trọng của axít clohiđric là dùng để loại bỏ gỉ trên

O
gỗ + HCl + nhiệt → than hoạt tính
Sản xuất các hợp chất vô cơ
Nhiều sản phẩm có thể được sản xuất từ axít clohiđric theo phản ứng axít-bazơ tạo
ra các hợp chất vô cơ. Chúng bao gồm các hóa chất xử lý nước như sắt (III) clorua và
polyaluminium clorua (PAC).
Fe
2
O
3
+ 6 HCl → 2 FeCl
3
+ 3 H
2
O (sắt (III) clorua từ magnetit)
Cả sắt (III) clorua và PAC đều được sử dụng làm chất keo tụ và chất đông tụ để làm
lắng các thành phần trong quá trình xử lý nước thải, sản xuất nước uống, và sản xuất
giấy.
Các hợp chất vô cơ khác được sản xuất dùng HCl như muối canxi clorua, niken (II)
clorua dùng cho việc mạ điện và kẽm clorua cho công nghiệp mạ và sản xuất pin.
CaCO
3
+ 2 HCl → CaCl
2
+ CO
2
+ H
2
O (canxi clorua từ đá vôi)
Phân tích

Có nhiều phương pháp sản xuất khí HCl đến nay còn được sử dụng trong phòng thí
nghiệm cũng như trong công nghiệp. Có 3 phương pháp chính là: (1) chưng cất từ clorua
kim loại kiềm với axit sulfuric, (2) nhiệt phân clorua kim loại và (3) tổng hợp trực tiếp từ
clo và hydro nguyên tố.
1 Phương pháp sunfat:
Đây là một trong những phương pháp lâu đời trong công nghiệp. Nó dựa trên sự tác
dụng của clorua natri với dầu kuporos theo phản ứng:
NaCl + H
2
SO
4
→ Na
2
SO
4
+ HCl - Q
Phản ứng được tiến hành ở 500 – 550
o
C trong các lò ống, lúc đó sẽ nhận được
sunfat natri rắn và khí có chứa 30-40% HCl. Ngày nay phương pháp này hầu như không
được sử dụng.
2. Phương pháp phân hủy nhiệt các muối clorua
Phương pháp phân hủy nhiệt rất tốn kém về nhiên liệu cũng như nguyên liệu đầu.
Đây chỉ mang tính về nguyên lý. Trong thực tế phương pháp này hầu như không được
ứng dụng trừ khi khí HCl được sinh ra như là sản phẩm của một quá trình phân hủy trong
các sản xuất khác.
3 Phương pháp tổng hợp trực tiếp từ clo và hydro nguyên tố
Hiện nay phương pháp tổng hợp được ứng dụng như là phương pháp chủ yếu để sản
xuất khí hydroclorua cũng như axit clohydric. HCl được hình thành sau phản ứng đốt
hydro trong dòng clo nguyên tố.

Khí HCl khô từ cửa lò đốt được làm nguội bằng cách cho trao đổi nhiệt trong tháp
(2) và nén hóa lỏng dưới áp suất cao trong các téc bằng thép để đưa đi sử dụng vào việc
khác hoặc cho hấp thụ vào trong nước để thu axit HCl.
Hấp thụ Clorua hydro bằng nƣớc
Hấp thụ clorua hydro bằng nước sẽ kèm theo sự tạo thành các hydrat và tỏa nhiệt.
Nếu không dẫn nhiệt ra thì không thể nhận được axit có nồng độ đậm đặc hơn hỗn hợp
đồng sôi. Để nhận được axit có nồng độ đặc hơn thì phải dùng những biện pháp để dẫn
nhiệt ra ngòai môi trường xung quanh một cách mạnh mẽ, như vật đòi hỏi thiết bị phức
tạp.
Quá trình hấp thụ tạo axit có thể tóm tắt như sau: khí HCl từ bom/téc (3) qua van
chiết lựu được đưa theo hướng từ dưới lên vào tháp hấp thụ đệm (4) có trang bị hệ thống
làm lạnh bằng nước; sau đó khí dư được đưa theo hướng từ dưới lên vào tháp hấp thụ
đệm (4) có trang bị hệ thống làm lạnh bằng nước; sau đó khí dư được dẫn tiếp sang tháp
hấp thụ (5) để hấp thụ triệt để. Tại tháp (5) nước sạch được phun từ trên xuống. Dung
dịch axit loãng từ tháp (5) đi ra có thể quay vòng trở lại hoặc dẫn sang tháp (4) cũng phun
tứ trên xuống để bão hòa HCl. Sản phẩm axit được lấy ra từ cuối tháp (4) thường có nồng
độ 30 – 35%.