Как приготовить раствор соляной кислоты для школьных опытов

Обновлено: 30.06.2024

Соляная кислота HCl получается при растворении газа хлороводорода воде.

Хлороводород можно получить действием концентрированной серной кислоты на поваренную соль.

NaCl + H2SO4 = HCl ↑ + Na2HSO4

Направим поток хлороводорода в пробирку с водой. Этот газ легко растворяется в воде: до 450 объемов хлороводорода — в одном объеме воды. В пробирке образуется соляная кислота – раствор хлороводорода в воде.

Оборудование: пробирка, штатив для пробирок, пробирка с газоотводной трубкой, штатив, химические стаканы, воронка.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с нагревательными приборами. Необходима особая осторожность при работе с концентрированной серной кислотой. Недопустимо попадание выделяющегося хлороводорода в дыхательные пути. Опыт следует проводить под тягой.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Химические свойства соляной кислоты (практическая работа)

Соляная кислота это раствор хлороводорода в воде. Чтобы получить кислоту, получим хлороводород взаимодействием растворов поваренной соли и серной кислоты.

NaCl + H2SO4 = HCl + Na2HSO4.

Растворим хлороводород в воде, получится кислота. Соляная кислота – сильная кислота с типичными для кислот свойствами. Соляная кислота взаимодействует с основаниями с образованием солей и воды. В стакане со щелочью при добавлении соляной кислоты происходит реакция нейтрализации ‑ цвет индикатора изменяется, указывая на появление нейтральной среды.

HCl + NaOH = NaCl+ H2O

Проведем качественную реакцию на хлорид-ион – реакцию с нитратом серебра.

Образуется нерастворимая соль – хлорид серебра.

HCl + AgNO3 = AgCl ↓ + HNO3

Соляная кислота взаимодействует с активными металлами: Когда цинк попадает в раствор соляной кислоты – начинается бурное выделение водорода.

2HCl + Zn = ZnCl2 + H2 ↑

Мы убедились в том, что соляная кислота реагирует с металлами, основаниями, солями.

Оборудование: спиртовка, шпатель, пробирка, штатив для пробирок, пробирка с газоотводной трубкой, штатив, химические стаканы, воронка.

Техника безопасности. Следует соблюдать правила работы с растворами кислот и щелочей. Избегать попадания кислот, щелочей, нитрата серебра на кожу и слизистые оболочки.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Растворение хлороводорода в воде

Продолжение. См. № 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2/2004

1. Определение среды раствора набором индикаторов.
Определение рН растворов с помощью индикаторов состоит в последовательном фиксировании изменения окраски нескольких индикаторов в отдельных пробах раствора, рН которого требуется установить. Испытание следует начинать с индикатора, имеющего интервал рН перехода окраски в нейтральной среде.
Как проводится определение рН раствора, смотрите в тексте этого раздела, где также приведены окраски некоторых индикаторов в различных средах.
При определении среды раствора набором индикаторов следует пользоваться маленькими пробирками, отбирая в них пробы испытуемого раствора не более чем по 1 мл и прибавляя
по 1–2 капли раствора индикатора. После прибавления одного индикатора к пробе раствор сохраняется в штативе для пробирок. Ни в коем случае нельзя в тот же раствор добавлять другой индикатор. Его вносят только в свежие порции изучаемого раствора. После определения среды раствора все пробирки следует показать учителю, рассказать (обязательно!), как был сделан вывод, и, если ответ правильный, вылить растворы и пробирки промыть.

2. Определение среды раствора универсальным индикатором.
Для быстрого определения рН удобно пользоваться раствором универсального индикатора, который придает раствору окраску, зависящую от рН в пределах от 1 до 10.
При изучении раствора к 2–3 мл приливают из капельницы 1–2 капли универсального индикатора и по окраске раствора определяют рН.

3. Исследование чая.
Это самостоятельное, но очень простое исследование. Продумайте выполнение эксперимента, выполните его, объясните результаты (в самом общем виде) и, самое главное, очень точно, подробно изложите все письменно.
Если в стакан с крепким чаем поместить ломтик лимона, чай почти обесцветится. Ваша задача заключается в том, чтобы экспериментально определить причину обесцвечивания раствора: красящее вещество чая играет роль индикатора, приобретающего слабо-желтую окраску в кислотной среде, или реагирует с лимонной кислотой, образуя почти бесцветное вещество.

Рис. 7.2.
Разные положения глаза
при снятии показаний на шкале бюретки

Иногда ученики записывают в своих тетрадях только целочисленные, указанные на самой бюретке, цифры, например 18 мл. Это совершенно неправильно. На глаз всегда можно разделить самое маленькое деление на 3–4 части, а это значит, что объем жидкости может быть измерен с точностью до двух-трех сотых долей миллилитра, т. е., например, 16,55 мл.

Отсчеты по бюретке с цветной полоской на белом фоне позволяют снимать показания еще более точно, т. к. прозрачный мениск преломляет изображение полоски, и она как бы разрывается в одной точке. Именно по этой точке и производят отсчет.

При работе с бюреткой важно обратить внимание, чтобы в нижней части бюретки не оставалось пузырьков воздуха. У бюретки с носиком (стеклянная трубка с оттянутым в капилляр концом) и бусинкой или зажимом достаточно загнуть носик бюретки вверх и, ослабив зажим, вытеснить воздух протекающей жидкостью. Из бюретки со стеклянным краном удалить пузырек воздуха труднее. Следует на мгновение полностью открыть кран и сильной струей жидкости вытолкнуть пузырек. Если пузырек не удаляется и прилип к стеклу, значит, бюретка плохо промыта.
При работе в школьной лаборатории неудаляющийся пузырек можно оставить, но нужно следить, чтобы во время титрования он не оторвался и не проскочил вниз вместе с жидкостью или не поднялся вверх.
Если нет специальных зажимов для крепления бюретки, то ее закрепляют двумя лапками в обычном штативе. На внутренних поверхностях лапок должны быть наклеены кусочки кожи или резины, чтобы стекло не треснуло. Можно на бюретку в местах ее зажима надеть кусочки резиновой трубки длиной 2–3 см, разрезанные вдоль, или обернуть эти места полосками бумаги.
После того как бюретка укреплена и заполнена жидкостью, следует налить в колбу с плоским дном точно отмеренный объем другой жидкости. Обычно рекомендуют раствор щелочи наливать в бюретку, а раствор кислоты – в колбу. Но мы нальем кислоту в бюретку, а раствор щелочи – в колбу. Это вызвано тем, что отмыть от щелочи бюретку (особенно если она с краном) труднее, чем от кислоты. Однако следует помнить, что щелочь в колбе, особенно при перемешивании, может поглотить значительное количество углекислого газа из воздуха. Кроме того, при добавлении фенолфталеина в раствор щелочи титрование проводится до обесцвечивания раствора, что зафиксировать труднее по сравнению с появлением окраски от одной капли титрующего раствора.
Небольшим количеством раствора соляной кислоты точно известной концентрации (заранее приготовлен учителем) ополосните бюретку для удаления капель воды с ее стенок. Укрепите бюретку в штативе двумя лапками. Заполните через маленькую воронку бюретку раствором соляной кислоты до положения нижнего края мениска чуть ниже нулевой отметки и запишите с точностью до сотых долей миллилитра начальное положение раствора.
Теперь следует перенести в коническую колбу вместимостью 200–250 мл точно отмеренный объем раствора щелочи неизвестной концентрации. Не забудьте предварительно промыть колбу дистиллированной водой, сушить ее необязательно. Почему? Отмерьте чистой и просушенной пипеткой 10 мл (или 5 мл) анализируемого раствора щелочи.
В этом опыте можно использовать простую пипетку для отмеривания строго определенного объема жидкости, указанного на самой пипетке (рис. 7.3, см. с. 10). Простая пипетка представляет собой стеклянную трубку с расширением посредине. В верхней части трубки над расширением находится риска, соответствующая вместимости пипетки, указанной на расширении.

Рис. 7.3.
Положения пальцев рук и глаз
при заполнении простой пипетки до риски

Объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны мольным концентрациям ионов водорода и гидроксида, или, что то же самое, мольным концентрациям кислоты и основания:

Вычислите концентрацию раствора гидроксида натрия. Если другие ученики анализировали тот же раствор, соберите их результаты и вычислите среднее значение концентрации. Тот, кто увлекается математикой, может вычислить погрешность эксперимента (статистическая обработка результатов).

Советы учителю. Для опыта следует приготовить стандартный раствор соляной кислоты и раствор гидроксида натрия примерно той же концентрации. Раствор соляной кислоты концентрации 0,100М удобнее приготовить из фиксаналов (стандарт-титры). Одна ампула рассчитана на приготовление 1 л 0,100М раствора. Если нет мерной колбы на 1 л, а есть на 100 мл, то в ней приготовляется 1М раствор кислоты, который затем при помощи пипетки и другой мерной колбы разбавляют водой до нужной концентрации.
Раствор гидроксида натрия (калия) концентрации приблизительно 0,1М приготовляют внесением в однолитровую мерную колбу, заполненную на 3/4 водой, отвешенного в фарфоровой чашке (бюксе, стаканчике) требуемого количества кристаллического гидроксида.
Работать в очках и резиновых перчатках! Брать гидроксид натрия только шпателем или ложкой! Взвешивание можно проводить на технических весах.
Подробнее см.: Зайцев О.С. Исследовательский практикум по общей химии.
М.: Изд-во МГУ, 1994.

При добавлении к раствору основания раствора кислоты или наоборот среда раствора изменяется. График зависимости рН от объема добавляемого раствора называется кривой титрования
(рис. 7.4). На рисунке показаны две кривые титрования: 10 мл 0,1М раствора НСl 0,1М раствором NаОН и 10 мл 0,001М раствора HCl 0,001М раствором NаОН, а также интервалы переходов индикаторов фенолфталеина и метилового оранжевого. По рисунку видно, что чем меньше концентрации растворов кислоты и основания, тем у'же интервал скачка рН.

Нажмите, чтобы узнать подробности

Учителю химии часто приходится готовить растворы индикаторов и вспомогательных реактивов. Порой на это уходит достаточно много времени; прописи по их приготовлению не всегда подходят для школьных условий. В связи с этим предлагаем ряд простых, безопасных и доступных рецептов, которые мы с успехом применяем в школе и на практических занятиях по методике преподавания химии.

1. Приготовление раствора метилового оранжевого. Отвесьте примерно 0,1 г индикатора и растворите его в 100 мл теплой дистиллированной воды. Окраска в кислой среде – красная, в щелочной – желтая, в нейтральной – оранжевая.

2. Приготовление раствора лакмоида (резорциновый синий).Отвесьте примерно 0,5 г индикатора и растворите в 100 мл раствора этанола с массовой долей спирта равной 80-90%. Окраска в кислой среде – красная, в щелочной – синяя, в нейтральной – фиолетовая.

3. Приготовление раствора фенолфталеина. Отвесьте около 0,5 г индикатора (можно взять лекарственную форму) и растворите в 100 мл раствора этанола с массовой долей спирта равной 50-60%. Окраска в кислой среде – бесцветная, в щелочной – малиновая, в нейтральной – бесцветная.

4. Приготовление раствора крахмала. Вскипятите 100 мл воды, добавив в нее предварительно чайную ложку поваренной соли. В фарфоровой чашке разотрите немного крахмала (1-2 г) с небольшим объемом воды (10-20 мл) до получения однородной жидкой массы. Полученную смесь вылейте в кипящий раствор соли и при перемешивании доведите его вновь до кипения. Когда жидкость станет прозрачной, добавьте в колбу еще 100 мл воды и охладите. Лучше всего хранить раствор на холоду в темной склянке. Соль в растворе увеличивает срок хранения раствора крахмала, который обычно быстро портится и плесневеет. Раствор крахмала используют как индикатор для обнаружения свободного иода, в присутствии которого появляется синяя окраска.

5. Приготовление иодкрахмального раствора. К раствору крахмала (см. рецепт 4) объемом 100 мл добавьте иодид калия массой примерно 0,5 г и перемешайте до растворения соли. Полученный раствор используется для обнаружения сильных окислителей, при взаимодействии с которыми выделяется свободный иод, дающий с крахмалом синее окрашивание.

6. Приготовление раствора ацетата свинца. В 100 мл воды, подкисленной 2-3 мл уксусной кислоты (во избежание гидролиза соли) растворите 1-2 г ацетата свинца. Полученный раствор используют для качественного определения сероводорода и сульфидов, в присутствии которых образуется черный осадок сульфида свинца.

9. Приготовление хлорной воды (раствора хлора в воде). Можно получать хлорную воду традиционным способом, пропуская газообразный хлор через воду. Однако в учебных целях проще и безопаснее готовить раствор иначе. Налейте в колбу 10-20 мл раствора бытового хлорсодержащего отбеливающего средства (Белизна), разбавьте его водой в 2 раза и добавьте (осторожно!) несколько капель концентрированной соляной кислоты. Выделяющийся хлор насыщает исходный раствор, который в результате приобретает свойства хлорной воды. Раствор используют для учебных целей при демонстрации свойств хлора.

10. Получение бромной воды (раствора брома в воде). Можно получать бромную воду традиционным способом, насыщая воду жидким бромом. Однако в учебных целях проще и безопаснее готовить раствор иначе. К раствору бромида калия или натрия (50 мл; 5%) добавьте 2-3 мл хлорной воды. Выделяющийся бром растворяется в исходном растворе, в результате он приобретает свойства бромной воды, которые можно с успехом демонстрировать в учебном эксперименте.

11-12. Получение иодной воды (раствора иода в воде). Несколько капель аптечной иодной настойки растворите в 50 мл воды до получения раствора желто-соломенного цвета. К раствору иодида калия или натрия (50 мл; 5%) добавьте 2-3 мл хлорной воды. Выделяющийся иод растворяется в исходном растворе, в результате он приобретает свойства иодной воды, которые можно с успехом демонстрировать в учебном эксперименте.

13. Получение сероводородной воды. Можно получать сероводородную воду традиционным способом, насыщая воду газообразным сероводородом. Однако в учебных целях проще и безопаснее готовить раствор иначе. Поместите в колбу Вюрца несколько кусочков сульфида железа, залейте его разбавленным раствором (2-5%) соляной кислоты. Газоотводную трубку соедините с промывалкой (5% CuSO4) для дегазации избытка сероводорода и оставьте на ночь в вытяжном шкафу. На следующий день слейте прозрачную жидкость, которая обладает свойствами сероводородной воды и вполне пригодна для учебного эксперимента.

14. Получение известковой воды (раствор гидроксида кальция в воде). Растворимость гидроксида кальция в воде составляет всего 0,165 г вещества в 100 г воды. Готовят известковую воду, используя гашеную или негашеную известь. Однако удобнее готовить раствор из металлического кальция. Добавьте к воде объемом 500 мл в колбе кусочек кальция массой около 1 г, закройте колбу, в которой проводите реакцию, ватным тампоном, смоченным разбавленным раствором щелочи, и оставьте на несколько часов. После того, как реакция закончится, и избыток гидроксида осадится, слейте прозрачный раствор в заранее приготовленный плотно закрывающийся сосуд. Известковая вода на воздухе быстро карбонатизируется вследствие взаимодействия гидроксида кальция с углекислым газом воздуха, поэтому перед ее использованием необходимо провести соответствующую проверку.


Количество твердого вещества, которое можно растворить в данном количестве воды, имеет предел, зависящий от свойств взятых веществ и от тех условий, в которых происходит растворение. Когда этот предел достигнут, получается насыщенный раствор. Концентрация насыщенного раствора называется растворимостью.

Следовательно, насыщение раствора каким-либо веществом зависит от его растворимости в данном растворителе при данных условиях. Таким образом, совершенно не обязательно, чтобы концентрация насыщенного раствора была бы высокой.

Растворимость твердого вещества можно повысить, если раствор нагревать. Однако некоторые соли не подчиняются этому правилу. Растворимость их или понижается с повышением температуры или повышается только до определенной температуры, выше которой растворимость уменьшается. Скорость растворения твердого вещества зависит от размера его частиц. Чем крупнее куски, тем медленнее идет растворение; наоборот, чем мельче отдельные частицы твердого вещества, тем скорее переходит оно в раствор. Поэтому перед растворением твердого вещества его всегда следует измельчить в ступке и отвешивать для растворения только измельченное вещество. Сказанное не относится к гигроскопичным веществам, так как последние в измельченном виде очень легко поглощают влагу из воздуха вследствие большого увеличения поверхности. Поэтому гигроскопичные вещества растворяют, не измельчая, разве только быстро разбив большие куски.

Иногда при растворении твердых веществ, например кристаллических, их помещают в колбу. При неправильном введении таких веществ (особенно крупных кусков или кристаллов) случается, что колба разбивается. Чтобы не разбить колбу, поступают так: наклоняют ее под углом не больше 45° (лучше меньше) и опускают твердое вещество, чтобы оно скатывалось по горлу и стенке шара колбы. Удобнее сначала налить в колбу часть рассчитанного количества растворителя, например воды, а затем вводить твердое вещество, как описано выше, иногда встряхивая колбу. Оставшуюся часть растворителя вводят после того, как будет пересыпано все количество твердого вещества, предназначенного для растворения.

Приготовление растворов щелочей и кислот

При растворении щелочей в воде происходит сильное разогревание, поэтому для приготовления таких растворов следует пользоваться не стеклянными, а фарфоровыми сосудами. Раствор перемешивают стеклянной палочкой. Нужно следить, чтобы брызги раствора ни в коем случае не попали в глаза, на кожу и одежду.

Концентрированные растворы щелочей выщелачивают стекло, поэтому лучше хранить эти растворы в полиэтиленовой посуде или в стеклянной бутыли, внутренние стенки которой предварительно покрывают парафином.

При разбавлении кислот необходимо приливать кислоту к воде, а не наоборот. Смешивание кислоты с водой сопровождается сильным разогреванием, поэтому при добавлении воды в кислоту происходит разбрызгивание кислоты, что очень опасно. Если кислота попала на кожу или одежду, необходимо смыть ее большим количеством воды, а затем нейтрализовать раствором щелочи.

Рис. 1. Техника безопасности при приготовлении растворов концентрированных кислот
1 – нельзя добавлять воду в кислоту; 2 – при смешивании кислоты и воды происходит выделение большого количества тепла; 3 – раствор может вскипеть и выплеснуться из емкости; 4 – приливайте кислоту к воде при постоянном перемешивании.

Растворы кислот хранят в плотно закрытых сосудах.

Приготовление растворов из фиксаналов

Для быстрого приготовления точных растворов пользуются фиксаналами.

Фиксанал – точно взвешенное количество реактива, необходимое для приготовления 1 литра 0,1 н или 0,01 н растворов, содержащееся в запаянной стеклянной ампуле. Количество вещества в ампуле соответствует определенному числу грамм-эквивалентов данного вещества, и при растворении его образуется раствор известной нормальности. Фиксанал может быть в виде навески твердого вещества или в виде точно отмеренного объема раствора.

Для приготовления раствора из фиксанала содержимое ампулы количественно переносят в мерную колбу и раствор разбавляют дистиллированной водой, доводят его объем до метки:

1. Ампулу обмывают сначала теплой, а затем холодной дистиллированной водой, чтобы смыть этикетку и возможные загрязнения.

2. Перед приготовлением раствора один из бойков (крестовидный), находящийся в коробке с фиксаналом, обливают сначала водопроводной, а затем дистиллированной водой. Боек помещают в чистую воронку таким образом, чтобы длинный конец его был вставлен в трубку воронки, а короткий острый конец - направлен кверху; крестовидное утолщение бойка упирается в нижнюю часть конуса воронки.

3. Воронку вместе с бойком вставляют в чистую мерную колбу.

4. Ампулу переворачивают дном книзу и, ударяя ее нижним углублением по бойку в воронке, разбивают дно ампулы. Не изменяя положения ампулы над воронкой, вторым бойком пробиваю верхнее углубление на ней. Содержимое ампулы при этом выливается или высыпается в мерную колбу.

5. Ампулу держат в том же положении и в образовавшееся верхнее отверстие вставляют конец трубки промывалки и сильной струей воды из промывалки хорошо промывают наружную поверхность ампулы и воронку с бойком, после чего воронку вынимают из колбы.

6. Уровень жидкости в колбе доводят до метки. Колбу плотно закрывают пробкой и тщательно перемешивают раствор.

Рис. 2. Перенос содержимого ампулы фиксанала в мерную колбу
1 – ампула с точной навеской вещества; 2 – крестовидный боек; 3 – боек для стенки ампулы.

Подробнее о способах приготовления растворов по точной и приблизительной навеске, расчете концентрации полученного раствора и установке титра читайте в статье "Способы приготовления растворов".

Читайте также: