Síntesis de HCl a partir de ácido sulfúrico y sal sódica

Question

Me gustaría saber si esto es correcto. La reacción entre $\ce{NaCl}$ y $\ce{H_2SO_4}$ debe producir $\ce{HCl}$ y sulfato de sodio. Esto es una doble sustitución, ¿verdad? Aquí no hubo oxidación. El caso es que cuando probé la reacción en el laboratorio, la solución resultante (gas burbujeado en agua) parecía ser ácido sulfúrico. Simplemente, la solución no reaccionó con el aluminio. Supongo que $\ce{SO_2}$ se formó a partir de la oxidación del azufre (se parece un poco).

¿Qué estoy haciendo mal? ¿No debería producirse la sustitución en su lugar?

Proceso:

$ \ce{NaCl + H_2SO_4 \rightarrow NaHSO_4 + HCl}\\ \ce{NaCl + NaHSO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + HCl} $

Añadiendo:

$ \ce{2\space NaCl + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2\space HCl } $

¿Esto es correcto?

Answer 1

Lo ideal es que esa sea la reacción. Siendo realistas, hay algunos baches de velocidad.

En primer lugar, se produce por etapas, con la sal ácida bisulfato de sodio como intermedio. La primera etapa ocurre a temperatura ambiente entre proporciones iguales de sal y ácido sulfúrico. La segunda etapa requiere temperaturas de 200*C (a su vez requiere concentraciones libres de agua de ácido y sal seca) y un equivalente adicional de sal que reacciona con el bisulfato.

Dijiste que estabas usando un exceso de ácido sulfúrico; si es cierto, reaccionarás toda la sal pero lo que quedará en el matraz es bisulfato de sodio, no sulfato de sodio. Como lo que te interesa es el gas HCl producido y no la sal de sulfato, esto no es un gran problema, pero sólo quería que tuvieras claro que un mol de ácido sulfúrico por dos moles de sal no va a conseguir los 2 moles de HCl esperados, a menos que estés calentando una combinación "sin agua" de los reactivos.

En segundo lugar, si tienes demasiada agua en la reacción, el HCl no burbujeará; se quedará felizmente en la solución. Por lo tanto, se recomienda utilizar sal seca y una concentración de ácido sulfúrico de 10M o superior (como en el vídeo de Nicolau en YouTube, 18M es suficientemente fuerte para hacer el trabajo, y lo fabrican y venden hasta concentraciones del 98%). Si te quedas con 1M, puedes calentar el matraz hasta la ebullición, lo que evapora algo de agua y aumenta la concentración de ácido, liberando el gas HCl (el ácido sulfúrico no hierve por debajo de los 300*C, así que no tienes problema en destilar el HCl así hasta que te quedes sin agua y el termómetro empiece a subir).

Siguiendo estos pasos y burbujeando el gas producido a través del agua, lo que se produce debe ser definitivamente ácido clorhídrico. Obviamente, la fuerza molar del mismo (y, por tanto, su capacidad para reaccionar con los materiales de prueba, como también indicó Nicolau) dependerá de las proporciones relativas y de la cantidad de reactivos, del volumen de su agua trampa y de la cantidad de gas que realmente absorba el agua.