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氯化氢合成生产机理探究

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氯化氢合成生产机理探究

    

    (一)布置任务

    1.检索氯化氢的物化性质及用途;

    2.检索氯化氢合成反应机理。

    (二)任务总结

    1.氯化氢的性质。

    (1)性质:氯化氢(HCl),相对分子质量为36.5,密度为1.63g/L,是无色具有刺激性臭味的气体,极易溶于水。在标准条件下,1体积水中可溶解500体积的HCl气体。干燥的HCl腐蚀性较小,而HCl溶液(盐酸)却有强腐蚀性,原因是在水分子的作用下HCl发生了电离,产生大量的H,Cl可与多种物质发生反应,特别是和金属发生化学反应。因此,为了使设备不受盐酸腐蚀,具有更长的使用寿命,生产氯化氢时应该用干燥的氢气和氯气进行反应。

    (2)用途:

    ①主要用于制染料、香料、药物、各种氯化物及腐蚀抑制剂等,还用于大规模集成电路的生产。

    ②氯化氢是制造合成材料的主要原料,可用来制造聚氯乙烯和氯丁橡胶等。

    ③化学上可用来配制标准溶液对碱性物质进行滴定。

    2.氯化氢合成原理。

    氯化氢合成的主要原料是氯气与氢气,具体过程为氯气与氢气在适宜的条件(如光,燃烧或触媒)下迅速化合,发生链锁反应,其总反应的化学方程式为

    Cl2+H2—→2HCl+18.42kJ

    具体反应历程如下。

    (1)链的生成:在氯气和氢气化合生成氯化氢的过程中,一个氯分子吸收光量子后,被离解成两个游离的氯原子即活性氯原子。

    Cl2+—→hr 2Cl·

    (2)链的传递:每个活性氯原子会和一个氢分子进行作用,生成一个氯化氢分子和一个游离氢原子即活性氢原子,这个活性的氢原子接着又与一个氯分子发生作用,生成一个氯化氢分子和一个游离的氯原子,如此循环进行就构成一个链锁反应。

    Cl·+H2—→HCl+H·

    H·+Cl2—→HCl+Cl·

    Cl·+H2—→HCl+H·

    (3)链的终止:在链锁反应过程中,如果外界的因素发生改变,就会破坏链锁反应,使链传递终止,反应结束。

    在氯碱企业的实际生产中,氯气与氢气在燃烧前并不混合(否则会发生爆炸反应),而是通过一种特殊的设备“灯头”使氯与氢达到均衡燃烧,生成的活化氢原子和活化氯原子的浓度相对来说是极其微小的,所以不会出现链终止的现象。

    根据氯化氢的合成原理,化合时氯和氢的比例为1∶1的分子比,但在实际的生产操作过程中都是控制氢过剩,一般过剩量在5%以下,最多不超过10%,因为氢过量太多会引起爆炸等不安全因素,并且氯过剩会影响成品氯化氢的质量。

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