氯化氢的性质

2026/4/27 22:53:47

氯化氢的性质

无色有刺激性气味的气体。标准状态下密度为1.00045克/升,熔点-114.80℃,沸点-85℃。在空气中发白雾,溶于乙醇、乙醚,极易溶于水。实验室中用水吸收时不得把导管口伸入水下,而要在导管口连接倒放的漏斗,使其边缘紧贴水面以利吸收并防止倒吸。因HCl的沸点低,不易液化,若混入少量氯气可用活性炭吸附掉易液化的C12。若Cl2中混入HCl则可用少量水或饱和食盐水洗气以除去溶解度甚大的HCl。干燥HCl气不活泼,对锌、铁均无反应。其水溶液叫盐酸,常用的浓盐酸密度为l.18~l.19克/厘米3(含HCl36~38%的溶液)相当于12摩/升左右。浓盐酸是挥发性强酸,加热蒸发时则HCl逸出得比水多,致使浓度下降,至20%即不再下降,成为“恒沸点溶液”。盐酸具有酸的通性,其酸根Cl-无氧化性,为非氧化性酸

1.氢的构成及热物理性质

氢有三种同位素:原子量为1的氕(符号H);原子量为2的氘(符号D)和原子量为3的氚(符号T)。氕(通称氢)和氘(亦称重氢)是稳定的同位素;氚则是一种放射性同位素,半衰期为12.26年。氚放出b射线后转变成。氚是极稀有的,在1018个氢原子中只含有0.4~67个氚原子,所以自然氢中几乎全部是氕(H)和氘(D),它们的含量比约为6400:1。不论是那种方法获得的氢,其中氕的含量高达99.987%,氘(D)含量的范围在(0.013~0.016)%之间。事实上,因为氢是双原子气体,所以绝大多数的氘原子都是和氕原子结合在一起形成氘化氢(HD)。分子状态的氘-D2在自然氢中几乎不存在。因此,普通的氢实际上是H2和HD的混合物,HD在混合物里的数量在(0.026~0.032)%之间。

在通常状况下,氢是无色、无味无嗅的气体,极难溶解于水。氢是所有气体中最轻的,标准状态下的密度为0.0899,只有空气密度的/14.38。在所有的气体中,氢的比热容最大、热导率最高、粘度最低。氢分子以超过任何其它分子的速度运动,所以氢具有最高的扩散能力;不仅能穿过极小的空隙,甚至能透过一些金属,如钯(Pd)从240开始便可以被氢渗透。

氢的转化温度比室温低得很多,其最高转化温度约为204K。因此,必须把氢预冷到此温度以下再节流方能产生冷效应。

众所周知,氢是一种易燃易爆物质。氢气在氧或空气中燃烧时产生几乎无色的火焰(若氢中不含杂质),其传播速度很快,达2.7m/s;着火能很低,为0.2mJ。在大气压力及293K时氢气与空气混合物的燃烧体积分数范围是(4~75)%(以体积计);当混合物中氢的体积分数为(18~65)%时特别容易引起爆炸。因此进行液氢操作时需要特别小心。而且应对液氢纯度进行严格的控制与检测。

氢不仅在低温技术中可以用作工质,或者液化之后可作为低温冷却剂,而且氢还是比较理想的清洁能源。在火箭技术中氢被作为推进剂,同时利用氢为原料还可以产生重氢,以满足核动力的需要。

二、氢的正仲转化

由双原子构成的氢分子H2内,由于两个氢原子核自旋方向的不同,故存在着正、仲两种形状。正氢(o-H2)的原子核自旋方向相同,仲氢(p-H2)的原子核自旋方向相反。

正、仲态的平衡组成与温度有关。表7-3列出了不同温度下平衡状态的氢(称为平衡氢,用符号e-H2表示)中仲氢的质量分数。

在通常温度时,平衡氢是含75%正氢和25%仲氢的混合物,称为正常氢(或标准氢),用符号n-H2表示。高于常温时,正-仲态的平衡组成不变;低于常温时,正-仲态的平衡组成将发生变化。温度降低,仲氢所占的百分率增加。如在液氢的标准沸点时,氢的平衡组成为0.20%正氢和99.8%仲氢(实际应用中则可按全部为仲氢处理)。

在一定条件下,正氢可以变成为仲氢,这就是通常所说的正-仲态转化。在气态时,正-仲态转化只能在有催化剂(触媒)的情况下发生;液态氢则在没有催化剂的情况下也会自发地发生正-仲转化,但转化速率很缓慢。譬如液化的正常氢最初具有原来的气态氢的组成,但仲氢的百分率xp-H2将随时间而增大,可按下式近似计算

X(P-H2) ≈ (0.25+0.00855t)/(1+0.00855t) (8-1)

式中 t-时间(h)。若时间为100h,X(P-H2)将增大到59.5%。

氢的正-仲转化是一放热反应,转化过程中放出的热量和转化时的温度有关。氢的正-仲转化热随温度升高而减小。在低温(T<60K)时,转化热实际上几乎保持恒定,约等于706kJ/kg。

正常氢转化成相同温度下的平衡氢所释放的热量:液态正常氢转化时放出的热量超过气化潜热(447kJ/kg)。由于这一原因,即使在一个理想的绝热容器中,在正-仲态转化期间,储存的液态正常氢亦会发生气化;在起始的24h内约18%的液氢要蒸发损失掉,100h后损失将超过40%。为了减少液氢在储存中蒸发损失,通常在液氢产生过程中采用固态催化剂来加速正-仲态转化反应。最常用的固态催化剂有活性炭、金属氧化物、氢氧化铁、镍、铬或锰等。催化转化过程一般在几个不同的温度级进行,如(65~80)K,20K等。

如果使液态仲氢蒸发和加热,甚至当温度超过300K时,它仍将长时间地保持仲氢态。欲使仲氢重新变回到平衡组成,在存在催化剂(可用镍、钨、铂等)的情况下,要将其加热到1000K。在标准状态下,正常氢的沸点是20.39K,平衡氢的沸点是20.28K,前者的凝固点为13.95K,后者为13.81K。

由于氢是以正、仲两种状态共存,故氢的物性要视其正、仲态的组成而定。正氢和仲氢的许多物理性质稍微有所不同,尤其是密度、气化热、熔解热,液态的导热率及声速。然而,这些差别是较小的,工程计算中可以忽略不计。但在80~250K温度区间内,仲氢的比热容及热导率分别超过正氢将近百分之二十。

氢的构成及热物理性质

氢有三种同位素:原子量为1的氕(符号H);原子量为2的氘(符号D)和原子量为3的氚(符号T)。氕(通称氢)和氘(亦称重氢)是稳定的同位素。

在通常状况下,氢是无色、无味无嗅的气体,极难溶解于水。氢是所有气体中最轻的,标准状态下的密度为0.0899Kg/m3,只有空气密度的1/14.38。

氢的转化温度比室温低得很多,其最高转化温度约为204K。因此,必须把氢预冷到此温度以下再节流方能产生冷效应。

氢在低温技术中的应用

氢不仅在低温技术中可以用作工质,液化之后可作为低温冷却剂

三氯氢硅SiHCl3

1.别名?英文名

硅氯仿、硅仿、三氯硅烷;Trichlorosilane、Silicochloroform.

2.用途

单晶硅原料、外延成长、硅液、硅油、化学气相淀积、硅酮化合物制造、电子气。 3.制法

(1)在高温下Si和HCl反应。

(2)用氢还原四氯化硅(采用含铝化合物的催化剂)。 4.理化性质 分子量: 135.43

熔点(101.325kPa):-134℃;沸点(101.325kPa):31.8℃;液体密度(0℃):1350kg/m3;相对密度(气体,空气=1): 4.7;蒸气压(-16.4℃):13.3kPa;(14.5℃):53.3kPa;燃点:-27.8℃;自燃点:104.4℃;闪点:-14℃;爆炸下限:9.8%;毒性级别:3;易燃性级别:4;易爆性级别:2

三氯硅烷在常温常压下为具有刺激性恶臭易流动易挥发的无色透明液体。在空气中极易燃烧,在-18℃以下也有着火的危险,遇明火则强烈燃烧,燃烧时发出红色火焰和白色烟,生成SiO2、HCl和Cl2:

SiHCl3+O2→SiO2+HCl+Cl2;三氯硅烷的蒸气能与空气形成浓度范围很宽的爆炸性

混合气,受热时引起猛烈的爆炸。它的热稳定性比二氯硅烷好,在900℃时分解产生氯化物有毒烟雾(HCl),还生成Cl2和Si。

遇潮气时发烟,与水激烈反应:2SiHCl3+3H2O—→ (HSiO)2O+6HCl; 在碱液中分解放出氢气:SiHCl3+3NaOH+H2O—→Si (OH)4+3NaCl+H2;

与氧化性物质接触时产生爆炸性反应。与乙炔、烃等碳氢化合物反应产生有机氯硅烷:

SiHCl3+CH≡CH一→CH2CHSiCl3 、SiHCl3+CH2=CH2—→CH3CH2SiCl3

在氢化铝锂、氢化硼锂存在条件下,SiHCl3可被还原为硅烷。容器中的液态SiHCl3当容器受到强烈撞击时会着火。可溶解于苯、醚等。无水状态下三氯硅烷对铁和不锈钢不腐蚀,但是在有水分存在时腐蚀大部分金属。

5.毒性

小鼠-吸入LC50:1.5~2mg/L 最高容许浓度:1mg/m3

三氯硅烷的蒸气和液体都能对眼睛和皮肤引起灼伤,吸入后刺激呼吸道粘膜引起各种症状(参见四氯化硅)。

6.安全防护

液体用玻璃瓶或金属桶盛装,容器要存放在室外阴凉干燥通风良好之处或在易燃液体专用库内,要与氧化剂、碱类、酸类隔开,远离火种、热源,避光,库温不宜超过25℃。可用氨水探漏。

火灾时可用二氧化碳、干石粉、干砂,禁止用水及泡沫。废气可用水或碱液吸收。

三氯硅烷有水分时腐蚀性极强。可用铁、镍、铜镍合金、镍钢、低合金钢,不能用铝、铝合金。可以用聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯聚合体、氟橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯、玻璃等。

四氯化硅

1.物质的理化常数:

国标编号 81043 CAS号 10026-04-7 中文名称 四氯化硅

英文名称 Silicon tetrachloride 别 名 氯化硅;四氯化矽

分子式 SiCl4 外观与性状 无色或淡**发烟液体,有刺激性气味,易潮解 分子量 169.90 蒸汽压 55.99kPa(37.8℃)

熔 点 -70℃ 沸点:57.6℃ 溶解性 可混溶于苯、氯仿、石油醚等多数有机溶剂 密 度 相对密度(水=1)1.48;相对密度(空气=1)5.86 稳定性 稳定

危险标记 20(酸性腐蚀品) 主要用途 用于制取纯硅、硅酸乙酯等,也用于制取烟幕剂 2.对环境的影响: 一、健康危害

侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。


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