HCl – Hydrochloric acid
Tên cũ: axit clohiđric · Còn gọi là: axit muriatic; hydrogen chloride (khí HCl); hiđro clorua; axit clohidric
- Acid mạnh
- Lỏng, dung dịch không màu
- Khí HCl tan rất nhiều trong nước
- M = 36,5
Hydrochloric acid (HCl, tên cũ: axit clohiđric; còn gọi: axit muriatic) là acid, dung dịch không màu, khí HCl tan rất nhiều trong nước; phân tử khối 36,5. Tính acid mạnh (dung dịch HCl): làm quỳ tím hoá đỏ.
Cấu tạo của HCl
- Cl
- H
- electron
- Mô hình lớp electron (Bohr) — sơ đồ, không theo tỉ lệ thật
- 1 · Mỗi nguyên tử còn thiếu e ở lớp ngoài
- 2 · Góp chung electron thành cặp
- 3 · Mỗi nguyên tử đủ 8e (H: 2e) → phân tử HCl
Thông số vật lý của HCl
| Đại lượng | Giá trị | Ghi chú |
|---|---|---|
| Phân tử khối | 36,5 | tính theo nguyên tử khối làm tròn trong SGK (H 1, Cl 35,5) |
| Khối lượng mol chính xác | 36,458 g/mol | theo nguyên tử khối IUPAC (H 1,008, Cl 35,45) |
| Trạng thái, màu | lỏng, dung dịch không màu; dung dịch đặc "bốc khói" trong không khí ẩm | |
| Nhiệt độ nóng chảy (khí HCl) | −114,2 °C | hydrogen chloride tinh khiết |
| Nhiệt độ sôi (khí HCl) | −85,05 °C | ở 1 atm |
| Độ tan của khí HCl trong nước | 72 g/100 mL | ở 20 °C (82 g/100 mL ở 0 °C); tan rất nhiều, giảm khi đun nóng |
| Dung dịch đặc nhất | ≈ 37 % | khối lượng riêng 1,18 g/cm³ ở 20 °C; "bốc khói" trong không khí ẩm |
| Hỗn hợp đồng sôi | 20,2 % HCl, sôi ở 108,6 °C | đun dung dịch đặc thì HCl bay ra cho tới khi còn 20,2 % |
| pH dung dịch 0,1 M | 1 | acid mạnh, phân li hoàn toàn (pKa ≈ −6) |
Số liệu làm tròn cho phổ thông; nguồn ghi ở mục Tài liệu tham khảo.
Thành phần nguyên tố của HCl
| Nguyên tố | NTKNguyên tử khối | Số ng.tửSố nguyên tử | KLKhối lượng | % khối lượng |
|---|---|---|---|---|
| H hydrogen | 1 | 1 | 1 | 2,74 % |
| Cl chlorine | 35,5 | 1 | 35,5 | 97,26 % |
| TổngPhân tử khối HCl | 2 | 36,5 | 100 % |
NTK = nguyên tử khối (làm tròn như trong bài tập phổ thông), KL = khối lượng. Ví dụ: %H = 1 ÷ 36,5 × 100 % = 2,7 %.
Tính nhanh: mol – khối lượng – nồng độ
- Khối lượng
- m = n × M = 0,25 × 36,5
- 9,125 g
- Số phân tử
- N = n × NA = 0,25 × 6,022 × 10²³
- 1,506 × 10²³
- Nồng độ mol
- CM = n / V = 0,25 / 0,25
- 1 M
M = phân tử khối (g/mol); NA = 6,022 × 10²³ là số Avogadro — số phân tử có trong 1 mol của bất kỳ chất nào; V là thể tích dung dịch tính bằng lít.
Điều chế HCl
Phòng thí nghiệm: NaCl (rắn) + H₂SO₄ (đặc) → NaHSO₄ + HCl (phương pháp sulfate, đun dưới 250 °C). Công nghiệp: đốt H₂ trong Cl₂: H₂ + Cl₂ → 2HCl rồi hấp thụ vào nước; hoặc thu HCl từ quá trình clo hoá các hợp chất hữu cơ.
Tính chất hoá học của HCl
Tính acid mạnh (dung dịch HCl): làm quỳ tím hoá đỏ.
- Với kim loại đứng trước H: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂.
- Với basic oxide: CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O.
- Với base: NaOH + HCl → NaCl + H₂O.
- Với muối: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O; AgNO₃ + HCl → AgCl↓ + HNO₃.
Tính khử (Cl⁻¹): HCl đặc bị chất oxi hoá mạnh oxi hoá thành Cl₂: MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O.
Lỗi thường gặp với HCl
- Cho Cu, Ag tác dụng với dung dịch HCl. Chỉ kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động mới đẩy được H₂ khỏi acid; Cu, Ag, Au, Pt không phản ứng (Cu chỉ tan trong HNO₃ hoặc H₂SO₄ đặc nóng).
- Viết Fe + HCl tạo FeCl₃. HCl không có tính oxi hoá mạnh, chỉ oxi hoá Fe lên +2: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂. Muối Fe(III) chỉ tạo ra với Cl₂, HNO₃ hoặc H₂SO₄ đặc.
- Nhầm khí HCl với dung dịch HCl. Khí HCl khô không làm quỳ tím khô đổi màu, không dẫn điện; chỉ khi tan trong nước, phân li thành H⁺ và Cl⁻ mới có tính acid.
- Giải thích HCl đặc "bốc khói" là do HCl phân huỷ. Khói trắng là những giọt dung dịch acid rất nhỏ: khí HCl thoát khỏi dung dịch đặc rồi hút hơi nước trong không khí. HCl rất bền, không phân huỷ ở nhiệt độ thường.
- Quên HCl có tính khử. Cl⁻ bị KMnO₄, MnO₂, K₂Cr₂O₇ oxi hoá thành Cl₂ — đây là cách điều chế Cl₂ trong phòng thí nghiệm: MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O.
Ứng dụng của HCl
| Ứng dụng | Dựa trên tính chất nào |
|---|---|
| Tẩy gỉ thép trước khi mạ, sơn, hàn | Tính acid hoà tan lớp oxide: Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O; muối chloride tan nên trôi theo nước rửa |
| Sản xuất muối chloride (ZnCl₂, CaCl₂, NH₄Cl, FeCl₃) | Acid mạnh tác dụng với kim loại, oxide, base: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ |
| Điều chế Cl₂ trong phòng thí nghiệm | Tính khử của Cl⁻: MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O (HCl đặc, đun nóng) |
| Xử lí nước: chỉnh pH, tái sinh nhựa trao đổi ion | Acid mạnh, rẻ; ion Cl⁻ không tạo kết tủa với các cation thường gặp |
| Sản xuất PVC | HCl cộng vào acetylene tạo vinyl chloride: HCl + C₂H₂ → C₂H₃Cl, rồi trùng hợp thành PVC |
| Thuốc kháng acid dạ dày | Dịch vị chứa HCl loãng; khi dư acid, NaHCO₃, Mg(OH)₂, Al(OH)₃ trung hoà bớt: NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂ + H₂O |
Nhận biết HCl
Quỳ tím hoá đỏ; dung dịch AgNO₃ tạo kết tủa trắng AgCl không tan trong acid, hoá đen ngoài ánh sáng. Khí HCl gặp không khí ẩm tạo "khói" trắng mờ.
An toàn và bảo quản HCl
Ăn mòn (GHS05), kích ứng (GHS07) — H314: gây bỏng da và tổn thương mắt nghiêm trọng; H335: có thể gây kích ứng đường hô hấp
Phân loại trên là phân loại hài hoà của dung dịch hydrochloric acid (ECHA C&L); khí hydrogen chloride còn xếp thêm Độc khi hít (GHS06, H331). Hơi bốc từ dung dịch đặc gây cay mắt, ho, khó thở; dung dịch loãng dùng ở trường vẫn làm rát da và ăn thủng vải.
Dính da: rửa dưới vòi nước ít nhất 15 phút, cởi bỏ quần áo dính acid, không bôi base để "trung hoà". Vào mắt: rửa nước liên tục và đến cơ sở y tế. Hít phải hơi: ra chỗ thoáng ngay. Đổ tràn: rắc NaHCO₃ hoặc vôi bột lên trước rồi mới lau; acid đặc chỉ thao tác trong tủ hút.
Bảo quản: Chai thuỷ tinh hoặc nhựa PE đậy kín, để trong tủ hút hoặc nơi thoáng vì HCl đặc luôn bốc hơi làm gỉ dụng cụ kim loại xung quanh. Cất xa base, chất oxi hoá (KMnO₄, nước Javel — trộn lẫn sinh Cl₂ độc) và kim loại. Rót acid đặc bằng phễu, không nghiêng cả chai.
Phản ứng tiêu biểu của HCl (60)
- NaOH tác dụng với HClNaOH + HCl NaCl + H2O
- KMnO₄ tác dụng với HCl đặc2KMnO4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
- MnO₂ tác dụng với HCl đặcMnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O
- NH₃ tác dụng với HClNH3 + HCl NH4Cl
- Al tác dụng với HCl2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
- H₂ tác dụng với Cl₂H2 + Cl2 2HCl
- BaCl₂ tác dụng với H₂SO₄BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCl
- Cl₂ tác dụng với nước (nước clo)Cl2 + H2O HCl + HClO
- K₂Cr₂O₇ tác dụng với HCl đặcK2Cr2O7 + 14HCl 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2 + 7H2O
- Fe tác dụng với HClFe + 2HCl FeCl2 + H2
Tự luyện về HCl
Gom từ bài tập của các phản ứng có hydrochloric acid và câu hỏi riêng cho chất.
1. Phương trình ion thu gọn của NaOH + HCl là
A. Na⁺ + Cl⁻ → NaClB. H⁺ + OH⁻ → H₂OC. NaOH + H⁺ → Na⁺ + H₂OD. OH⁻ + HCl → Cl⁻ + H₂O
Đáp án B. Na⁺ và Cl⁻ không đổi ở hai vế (không tham gia phản ứng) nên lược bỏ.
2. Trong phản ứng KMnO₄ + HCl → KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O, vai trò của HCl là
A. chỉ chất khửB. chỉ môi trườngC. chất khử và môi trườngD. chất oxi hoá
Đáp án C. 10 HCl bị oxi hoá thành 5Cl₂ (chất khử), 6 HCl tạo muối KCl, MnCl₂ (môi trường).
3. Trong phản ứng MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O, vai trò của HCl là
A. chỉ chất khửB. chỉ môi trườngC. chất khử và môi trườngD. chất oxi hoá
Đáp án C. Trong 4 HCl: 2 HCl bị oxi hoá thành Cl₂ (chất khử), 2 HCl tạo muối MnCl₂ (môi trường).
4. Chất nào sau đây KHÔNG tác dụng với dung dịch HCl?
A. FeB. CuC. CuOD. NaOH
Đáp án B. Cu đứng sau H trong dãy hoạt động nên không đẩy được H⁺ thành H₂. Fe tạo FeCl₂ và H₂; CuO (oxide base) và NaOH (base) đều trung hoà acid: CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O; NaOH + HCl → NaCl + H₂O.
5. Dung dịch HCl 0,01 M có pH bằng
A. 1B. 2C. 12D. 0,01
Đáp án B. HCl là acid mạnh, phân li hoàn toàn nên [H⁺] = 0,01 M = 10⁻² M; pH = −log[H⁺] = 2.
6. Khí HCl khô không làm quỳ tím khô đổi màu, nhưng dung dịch HCl làm quỳ hoá đỏ. Nguyên nhân là
A. khí HCl không phải là acidB. trong khí HCl khô chưa có ion H⁺ tự doC. quỳ tím khô đã hỏngD. khí HCl không tan trong nước
Đáp án B. Tính acid do ion H⁺ gây ra. Khí HCl là phân tử cộng hoá trị phân cực; chỉ khi tan trong nước liên kết H–Cl mới bị nước tách thành H⁺ (H₃O⁺) và Cl⁻. Không có nước thì không có H⁺ tự do nên quỳ không đổi màu.
Câu hỏi thường gặp về HCl
HCl là axit mạnh hay yếu?
Acid mạnh (axit mạnh): trong nước phân li hoàn toàn HCl → H⁺ + Cl⁻, dung dịch 0,1 M có pH = 1. Cùng nhóm acid mạnh với H₂SO₄, HNO₃, HBr, HI; trong dãy hydrogen halide, tính acid tăng dần HF < HCl < HBr < HI.
HCl có độc không?
HCl nguy hiểm chủ yếu vì ăn mòn: dung dịch gây bỏng da, tổn thương mắt (H314), hơi HCl gây kích ứng đường hô hấp (H335); khí HCl đậm đặc được xếp độc khi hít (H331). HCl không tích luỹ trong cơ thể như kim loại nặng; dịch vị dạ dày của chính chúng ta cũng chứa HCl loãng.
HCl không tác dụng với kim loại nào?
Các kim loại đứng sau H trong dãy hoạt động: Cu, Ag, Hg, Au, Pt. Chúng không đẩy được H⁺ thành H₂. Với Cu chỉ có HNO₃ hoặc H₂SO₄ đặc nóng (acid có tính oxi hoá mạnh) mới hoà tan được. Ngược lại Fe, Zn, Mg, Al đều tan trong HCl và giải phóng H₂.
Vì sao dung dịch HCl đặc bốc khói trong không khí ẩm?
Khí HCl tan rất nhiều trong nước nhưng dễ thoát khỏi dung dịch đặc. Ra ngoài, nó gặp hơi nước trong không khí và tan ngay thành vô số giọt acid li ti — đó là "khói" trắng. Không khí khô thì không thấy khói. HNO₃ đặc và HBr đặc cũng bốc khói theo cách này.
HCl 37 % có phải là dung dịch đặc nhất không?
Đúng, khoảng 37–38 % là giới hạn thực tế ở nhiệt độ phòng vì áp suất hơi HCl trên dung dịch đã rất lớn, đậm đặc hơn thì khí thoát ra ngay. Đun dung dịch đặc, HCl bay đi trước cho tới khi còn 20,2 % (hỗn hợp đồng sôi, sôi ở 108,6 °C) thì tỉ lệ không đổi nữa.
HCl và H2SO4
| HCl | H2SO4 | |
|---|---|---|
| Số nấc phân li | 1 nấc (một H acid) | 2 nấc; nấc 1 hoàn toàn, nấc 2 pKa 2,0 |
| Chất tinh khiết ở 25 °C | khí; dung dịch đậm nhất ≈ 37 % | lỏng sánh như dầu, 1,83 g/cm³ |
| Nhiệt độ sôi | −85 °C (khí); dung dịch 20,2 % sôi ở 108,6 °C | 337 °C |
| Tính oxi hoá của gốc acid | không; Cl⁻ còn có tính khử | H₂SO₄ đặc oxi hoá mạnh: hoà tan Cu, hoá than đường |
| Với Fe | FeCl₂ + H₂ | loãng: FeSO₄ + H₂; đặc nóng: Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ |
| Nhận biết gốc acid | AgNO₃ cho kết tủa trắng AgCl | BaCl₂ cho kết tủa trắng BaSO₄ |
| Bay hơi | dễ, bốc khói trong không khí ẩm | rất khó bay hơi — dùng để điều chế HCl, HNO₃ từ muối rắn |
Tài liệu tham khảo
- Bộ GD&ĐT, Khoa học tự nhiên 8 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2023 — bài 8 Acid (hydrochloric acid, tác dụng với kim loại và base).
- Bộ GD&ĐT, Hoá học 10 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2022 — bài 22 Hydrogen halide. Muối halide (tính acid tăng từ HF đến HI, tính khử của Cl⁻, nhận biết bằng AgNO₃).
- Wikipedia, "Hydrogen chloride" (infobox, dẫn CRC Handbook), en.wikipedia.org — nhiệt độ nóng chảy −114,2 °C, nhiệt độ sôi −85,05 °C, độ tan 823 g/L (0 °C) và 720 g/L (20 °C) quy ra g/100 mL, pKa.
- Wikipedia, "Hydrochloric acid" (infobox và bảng tính chất theo nồng độ), en.wikipedia.org — khối lượng riêng dung dịch 37 % (1,18 g/cm³ ở 20 °C), hỗn hợp đồng sôi 20,2 % sôi ở 108,6 °C.
- Wikipedia, "Sulfuric acid" (infobox, dẫn CRC Handbook), en.wikipedia.org — khối lượng riêng 1,83 g/cm³, nhiệt độ sôi 337 °C, pKa nấc 2 (bảng so sánh).
- Wikipedia, "Electronegativities of the elements (data page)" (thang Pauling), en.wikipedia.org — độ âm điện Cl 3,16; H 2,20 (ghi chú mô hình).
- ECHA CHEM, C&L Inventory: hydrogen chloride, EC 231-595-7, chỉ số 017-002-00-2 và 017-002-01-X, chem.echa.europa.eu — phân loại hài hoà: dung dịch Skin Corr. 1B (H314), STOT SE 3 (H335); khí Press. Gas, Acute Tox. 3 (H331), Skin Corr. 1A (H314).
- ICSC (ILO/WHO), "0163 — Hydrogen chloride", chemicalsafety.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display?p_card_id=0163 — sơ cứu khi dính da: rửa nước ít nhất 15 phút trước khi cởi bỏ quần áo dính acid.
Cùng nhóm acid
- H2SO4 – sulfuric acid
- HNO3 – nitric acid
- H2S – hydrogen sulfide
- HBr – hydrobromic acid
- H3PO4 – phosphoric acid
- HF – hydrogen fluoride
- HI – hydrogen iodide
Cập nhật: