На концентрација и густината на сулфурна киселина. Зависноста на густина на концентрацијата на сулфурна киселина во акумулаторот

Разредете и концентрирана сулфурна киселина - тоа е толку важно хемикалии кои што произведуваат повеќе во светот од која било друга супстанција. Економското богатство на земјата може да се оценува во однос на произведена во таа земја сулфурна киселина.

процесот дисоцијација

Сулфурна киселина се користи во форма на водени раствори на различни концентрации. Таа е подложена на реакција дисоцијација во две фази, за производство на H ⁺ јони се во раствор.

H ₂ SO ₄ = H ^{+ +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2.

Сулфурна киселина е силна, и во првата фаза на дисоцијација се случува толку брзо што речиси сите на оригиналниот молекула распаѓа во H ⁺ -ions и HSO ₄ ^-1 -ions (водороден сулфат) во раствор. Последно делумно се распаѓа понатаму, ослободување на H ⁺ јони други и оставајќи сулфат јон (SO ₄ ^-2) во раствор. Сепак, hydrogensulfate, што е слаба киселина, уште преовладува во раствор од H ⁺ и SO ₄ ^-2. Комплетниот дисоцијација тоа се случува само кога густината на раствор на сулфурна киселина е во близина на густината на водата, r. F под висок разредување.

Својства на сулфурна киселина

Тоа е посебно во смисла на тоа дека таа може да дејствува како конвенционалните киселина или силна оксиданс - во зависност од температурата и концентрацијата. А ладна разреден раствор на сулфурна киселина реагира со активен метал да се даде на сол (сулфат) и еволуцијата на водороден гас. На пример, што реакцијата помеѓу ладна разредена H ₂ SO ₄ (под претпоставка дека својата целосна-чекор дисоцијација) и метални цинк како што следува:

Zn + H ₂ SO ₄ = ZnSO ₄ + H _2.

На топла концентрирана сулфурна киселина, чија густина е околу 1,8 g / ^cm3, може да дејствува како антиоксидант, реакција со материјали кои се генерално инертен на киселини, како што се на пример метален бакар. За време на реакцијата, бакар се оксидира, и киселина маса е намалена, раствор е формирана на бакар сулфат (II) во вода и гасни сулфур диоксид _(SO2) наместо од водород, кој ќе се очекува со реакција на киселина со метал.

Cu + 2H ₂ SO ₄ = CuSO ₄ + SO ₂ + 2H ₂ О.

Како и обично изразени од страна на концентрација на решенија

Всушност, концентрацијата на секое решение што може да се изрази во различни начини, но најмногу се користи концентрација од тежината. Тоа го покажува бројот на грамови на растворената супстанца во одредена тежина или волумен на раствор или растворувач (обично 1000 г, 1000 cm ^3, 100 cm ³ и 1 dm ^3). Наместо на маса во грама на супстанција може да се земе количество, изразено во молови, - тогаш добиени моларниот концентрација од 1000 g или 1 dm ³ раствор.

Ако моларниот концентрација утврдена во однос не на износот на растворот, но само до растворувач, тоа се нарекува molality на растворот. Таа се карактеризира со независноста на температурата.

Често концентрацијата на тежина што е наведено во грама на 100 грама на растворувач. Множење на оваа бројка од 100%, што е изготвен врз процент тежина (по концентрацијата). Тоа е, овој метод се користи најчесто се применуваат во раствор на сулфурна киселина.

Секоја вредност на концентрацијата на растворот, определена на дадена температура, тоа одговара на многу специфична густина (на пример, на густината на раствор на сулфурна киселина). Затоа, понекогаш тоа се карактеризира решение. На пример, H ₂ SO ₄ раствор, назначен процент концентрација 95,72%, густина од 1.835 g / cm ³ во t = 20 ° C. Како да се одреди концентрацијата на таквото решение, ако им се даде само сулфурна киселина густината? Табела давање преписка е елемент на било учебник за општи или аналитичка хемија.

ПРИМЕР пресметка концентрација

Нека одат од еден начин на изразување на друго решение концентрација. Да претпоставиме дека имаме H ₂ SO ₄ раствор во вода со 60% концентрација на интерес. Ние прво се дефинира густина на соодветните сулфурна киселина. Табела содржат проценти (првата колона) и соодветните густина на воден раствор од H ₂ SO ₄ (четврта колона), е прикажан подолу.

Тоа го одредува саканата вредност која е еднаква на 1,4987 g / ^cm3. Ние сега се пресмета моларноста на растворот. За таа цел неопходно е да се утврди масата на H ₂ SO ₄ во 1 литар од растворот и соодветниот број на молови на киселина.

Обем, кои заземаат 100 g раствор:

100 / 1,4987 = 66,7 ml.

Бидејќи во 66,7 ml од 60% раствор содржи 60 g на киселина во 1 литар од тоа ќе содржи:

(60 / 66.7) x 1000 = 899, 55 g.

сулфурна киселина моларен тежина еднаква на 98. Оттука, бројот на молови содржани во 899,55 g на своите грама, ќе биде:

899,55 / 98 = 9,18 мол.

Зависноста на густина на концентрацијата на сулфурна киселина е прикажан на Сл. подолу.

Употребата на сулфурна киселина

Тоа се користи во различни индустрии. Во производството на железо и челик се користи за чистење на метална површина пред да се покриени со други супстанции кои се вклучени во создавање на синтетички бои, како и други видови на киселини како што се хлороводородна и азотна. Тоа е исто така се користи во производството на фармацевтски производи, вештачки ѓубрива и експлозиви, и се уште е важен реагенс во отстранување на нечистотиите од сурова нафта во индустријата за рафинирање.

Оваа хемикалија е исклучително корисни во секојдневниот живот, и е лесно достапен како раствор на сулфурна киселина се користи во оловно-киселински (на пример, оние кои се во автомобилите). Таквите киселина генерално има концентрација од околу 30% до 35% H ₂ SO ₄ од тежината, балансот - вода.

За многу апликации на потрошувачите 30% H ₂ SO ₄ ќе биде повеќе од доволно за да ги задоволат нивните потреби. Сепак, во индустријата и тоа бара многу повисока концентрација на сулфурна киселина. Типично, во текот на производството што е прв добиени доволно разредена и контаминиран со органски подмножества. Концентрирана киселина се добива во две фази: прво, тоа беше спонзор прилагоди на 70%, а потоа - во вториот чекор - се зголеми на 96-98%, што е ограничувачки параметар за економски одржлива производство.

На густината на сулфурна киселина и негови варијанти

Иако речиси 99% сулфурна киселина може да биде кратко на рефлукс, но после губењето на толку ₃ на точка на вриење намалува концентрацијата на 98,3%. Во принцип, на видовите со индекс 98% постабилна во куферот.

Комерцијални одделение киселини се разликуваат во својата концентрација на интерес и за кои се избрани оние вредности на која ниска температура на кристализација. Ова е направено за да се намали загубата на сулфурна киселина кристали талог за време на транспорт и складирање. Главните видови се:

• Кулата (азотен) - 75%. густина на сулфурна киселина од класата е еднаква на 1670 kg / m ^3. Земете неговата т.н.. азотен метод во кој се третира како резултат на нитрозо (ова е, исто така, H ₂ SO _4, но со растворени азотни оксиди) во примарниот отпуштање на калцинирани суровини гас кој содржи сулфур диоксид SO _2, во обложени столбови (оттука варијанти име). Како резултат на тоа распределени киселина и азотни оксиди кои не се консумира во процесот, и се врати на производствениот циклус.
• Контакт - 92,5-98,0%. густина на сулфурна киселина од 98% од класата е еднаква на 1836,5 kg / m ^3. Исто така, добиени од печење гасови кои содржат SO _2, назначено со тоа, што постапката опфаќа анхидрид оксидација диоксид за да SO ₃ со својата контакт (оттука градус име) со повеќе слоеви на цврсти катализатор ванадиум.
• Олеум - 104,5%. Нејзиниот густина е еднаква на 1896,8 kg / m ^3. Овој раствор на SO ₃ во H ₂ SO _4, назначено со тоа, што првата компонента содржи 20%, и киселина - е 104.5%.
• Високо квалитетен олеум - 114,6%. Нејзината густина - 2002 kg / m ^3.
• Батерија - 92-94%.

Како автомобил батеријата

Работењето на ова е еден од најпопуларните електрични уреди е целосно базирана на електрохемиски процеси кои се одвиваат во присуство на водена сулфурна киселина.

Автомобилски батеријата содржи електролити разредена сулфурна киселина, и позитивни и негативни електроди во форма на неколку плочи. Позитивни плочи се направени од црвеникаво-кафеава материјал - на олово диоксид (ОЈИ _2), и негативни - на нанос "сунѓер" олово (Pb).

Од електродите се направени од олово или оловниот материјал, овој тип на батерија често се нарекува оловно-киселински батеријата. Нејзиниот оперативност, t. E. излезниот напон е утврди директно од она што е во ова време на густина на сулфурна киселина (kg / m3 или g / cm ^3), исполнет во батерија како електролити.

Што се случува со електролит кога батеријата испуштањата,

На електролити батерија оловно-киселински е полнење раствор на сулфурна киселина во хемиски чиста дестилирана вода со концентрација од интерес на 30% на целосно полнење. Нето киселина има густина од 1.835 g / ^cm3, електролити - околу 1.300 g / ^cm3. Кога батеријата е испразнета, електрохемиски реакции резултира со сулфурна киселина повлечени од електролит. концентрацијата на растворот зависи речиси пропорционална на густина, па затоа треба да се намали како резултат на намалување на концентрацијата на електролити.

Се додека празнење тековната тече низ киселински батеријата е широко се користи во близина на електроди и електролит станува се повеќе разредена. киселина дифузија од вкупниот обем на електролитот и плочи електрода поддржува приближно константна интензитетот на хемиски реакции и, следствено, на излезниот напон.

На почетокот на процесот на празнење на дифузија на киселина електролит во плоча се случува брзо, бидејќи како резултат на сулфат со уште постигна пори во активна материја на електродите. Кога сулфат почнува да се формира и да се пополни во порите на електродите, дифузија се одвива побавно.

Теоретски тоа е можно да се продолжи да се ослободи додека не ќе се користат сите киселина, и електролит ќе биде составен од чиста вода. Меѓутоа, искуството покажува дека на ниво не треба да продолжи по густина на електролити падна на 1.150 g / ^cm3.

Кога густина се намалува од 1.300 до 1.150, што значи дека многу сулфат беше формиран за време на реакција, и го исполнува сите пори во активна материја на плочи, односно. Е. Од решението избрано, речиси сите на сулфурна киселина. Густината зависи од концентрацијата пропорционално, и слично на тоа, густината на полнењето на батеријата зависи. Сл. подолу покажува зависноста на батеријата електролит густина.

Менување на густината на електролити, најдобро средство за утврдување празнење на батеријата држава, под услов да се користи правилно.

Степени празнење автомобил батеријата во зависност од густината на електролити

Нејзината густина треба да се мери на секои две недели и мора секогаш да се чита записникот за понатамошна употреба.

Повеќе густа електролит, на повеќе киселина што содржи и повеќе батеријата е наполнета. Густина 1,300-1,280 g / cm ³ се наполни целосно. Обично, по степен на акумулаторот од празнење се разликуваат во зависност од густината на електролити:

• 1,300-1,280 - целосно наполнета:
• 1,280-1,200 - повеќе од половина празна;
• 1,200-1,150 - наплаќа помалку од половина;
• 1150 - речиси празна.

Во целосно наполнета акумулатор пред поврзувањето на автомобилски својата напон на секоја клетка е 2,5 до 2,7 V. Штом товарот се напојува, на напонот брзо се намалува на околу 2,1 V за три или четири минути. Ова се должи на формирањето на тенок слој на олово сулфат на површината на негативната електрода плочи и меѓу водечкиот слој и метални пероксид позитивни таблички. Конечната вредност на мобилен напон по патот мрежа која ги поврзува околу 2,15-2,18 волти.

Кога тековната почнува да тече низ батеријата за време на првиот час на работа, постои пад на напон во 2 V должи на зголемување на внатрешниот отпор клетки се должи на формирањето на поголеми количини на сулфат што ги исполнува порите на плочи и изборот на електролитот киселина. Непосредно пред почетокот на протокот на тековната густина на електролитот е максимална и еднаква на 1.300 g / ^cm3. Првично тоа underpressure се случува брзо, но потоа во собата на состојбата на рамнотежа помеѓу густината на киселина во близина на плочи и значително електролит електроди избор волумен поддржан киселина освојување на нови парчиња киселина од најголемиот дел од електролит. Просечната густина на електролитот продолжува да се намалува постојано е во врска прикажано на сл. погоре. По првичниот пад на напонот се намалува побавно, стапката на намалување зависи од работата на батеријата. Време празнење процес распоред е прикажано на сл. подолу.

Контрола на состојбата на електролитот во акумулаторот

За да се утврди hydrometer густината користи. Таа е составена од запечатен стаклена цевка со продолжување на долниот крај, исполнет со жива или шут, и оценува степенот на горниот крај. Оваа скала означени од 1.100 до 1.300 со различни средно вредности, како што е прикажано на сл. подолу. Ако hydrometer е ставен во електролит, тоа ќе потоне до одредена длабочина. Така ќе менува одреден обем на електролитите и кога ќе се постигне рамнотежа позиција, тежината на раселените обем ќе биде само еднаква на hydrometer тежината. Од густина на електролитот е еднаква на односот на неговата тежина до волумен, и тежината на hydrometer е познат, а потоа секое ниво на потопување во раствор одговара на одреден нејзината густина. Некои хидрометри имаат со вредностите на скалата на густина, но се означени со "обвинет", "половина бројка", "целосна празнење" или слично.