FormacijaFakulteti i univerziteti

Koncentracije i gustine sumporne kiseline. Zavisnost gustoće koncentracije sumporne kiseline u akumulatora

Razrijediti i koncentrirana sumporna kiselina - to je toliko važno kemikalija koje proizvode više u svijetu nego bilo koja druga supstanca. Ekonomskog bogatstva u zemlji može se ocjenjivati u smislu proizvedenog u njemu sumporne kiseline.

disocijacija proces

Sumporna kiselina se koristi u obliku vodene otopine različitih koncentracija. Ona prolazi disocijacija reakcije u dvije faze, proizvodeći H + ioni u otopini.

H 2 SO 4 = H + + HSO 4 -;

HSO 4 - = H + + SO 4 -2.

Sumporna kiselina je jaka, a prva faza disocijacije javlja tako brzo da gotovo sva originalna molekula razbiti u H + -jonima i HSO 4 -1 -jonima (hidrogen sulfat) u rastvoru. Nedavni djelomično raspasti dalje, oslobađajući H + iona druge i ostavljajući sulfata ion (SO 4 -2) u rastvoru. Međutim, hydrogensulfate, kao slaba kiselina, i dalje prevladava u rješenje H + i SO 4 -2. Kompletna disocijacija se javlja samo kada je gustina rastvora sumporne kiseline je u neposrednoj blizini gustoće vode, r. F pod visokim razrjeđivanje.

Svojstva sumporne kiseline

To je poseban u smislu da mogu djelovati kao konvencionalni kiseline ili jake oksidans - u zavisnosti od temperature i koncentracije. Hladna razblaženi rastvor sumporne kiseline reagira s aktivnim metal daju soli (sulfat) i evoluciju vodonika. Na primjer, reakcija između hladne razrijeđene H 2 SO 4 (pod pretpostavkom da svoj puni korak disocijacija) i metalnog cinka kako slijedi:

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2.

Vruće koncentriranom sumpornom kiselinom, čija gustoća iznosi oko 1,8 g / cm 3, može djelovati kao oksidansa, reaguje sa materijalima koji su uglavnom inertni na kiseline, kao što je na primjer bakra. Tokom reakcije, bakar oksidira, a kiselina mase se smanjuje, rješenje se formira bakra sulfat (II) u gasnom sumpor dioksida (SO 2) umjesto vodika, što bi se očekivalo reakcijom kiseline s metalnim vodom i.

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

Kao što je obično izražena koncentracija rješenja

Zapravo, koncentracija bilo koje rješenje može se izraziti na različite načine, ali je najkorišteniji koncentracije po težini. To pokazuje broj grama rastvorene u određenu težinu ili zapreminu rješenja ili otapala (obično 1000 g, 1000 cm 3, 100 cm 3 i 1 dm 3). Umjesto mase u gramima supstance mogu uzeti količina, izražena u mladeži, - onda je dobio molarna koncentracija 1000 g ili 1 dm 3 rješenje.

Ako je molarna koncentracija određuje u odnosu a ne na iznos rješenje, ali samo na otapala, to se zove molalnost rješenja. Odlikuje se nezavisnost temperature.

Često koncentracije težine navedene u gramima po 100 grama otapala. Množenjem ova brojka od 100%, to se priprema na težinski postotak (po koncentracija). To jest, ova metoda se najčešće koristi kao primijeniti na rješenje sumporne kiseline.

Svaka vrijednost koncentracije rješenja, utvrđuje na datoj temperaturi, on odgovara vrlo specifična gustoća (npr gustina rastvora sumporne kiseline). Stoga, ponekad se odlikuje rješenje. Na primjer, H 2 SO 4 rješenje, koje karakterišu postotak koncentracije 95,72%, gustoće od 1.835 g / cm 3 na t = 20 ° C Kako odrediti koncentracije takvo rješenje, ako im samo sumporne kiseline gustoće? Sto daje takve prepiske je utakmice bilo udžbenika na opštim ili analitičke hemije.

PRIMJER koncentracija ponovno izračunavanje

Neka idu od jednog načina izražavanja na drugi koncentracije rješenje. Pretpostavimo da imamo H 2 SO 4 rješenje u vodi sa 60% koncentracija interesa. Prvo smo odrediti gustoću odgovarajuće sumporne kiseline. Tabela sadrži procenti (prva kolona), a odgovarajući gustine vodenog rastvora H 2 SO 4 (četvrta kolona), prikazan je ispod.

On određuje željenu vrijednost koja je jednaka 1,4987 g / cm 3. Sada izračunati molaritet rješenja. Za to je potrebno utvrditi masu H 2 SO 4 u 1 litar rastvora i odgovarajući broj molova kiseline.

Volumena, koje zauzimaju 100 g rastvora:

100 / 1,4987 = 66,7 ml.

Budući da je u 66,7 ml 60% rastvora sadrži 60 grama kiseline u 1 litar će sadržavati:

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

sumporna kiselina molarna masa jednaka 98. Dakle, broj molova koje su sadržane u 899,55 g svojih grama, bit će:

899,55 / 98 = 9.18 mladež.

Zavisnost gustoće koncentracije sumporne kiseline je prikazan na slici. ispod.

Upotrebu sumporne kiseline

Koristi se u različitim industrijama. U proizvodnji željeza i čelika se koristi za čišćenje metalnu površinu prije nego što je prekrivena druge supstance koje su uključene u stvaranje sintetičkih bojila, kao i druge vrste kiselina kao što su klorovodične i dušične. Također se koristi u proizvodnji farmaceutskih proizvoda, gnojiva i eksploziva, i još uvijek je važan reagens u uklanjanju nečistoća iz sirove nafte u prerađivačkog sektora.

Ovaj kemijski izuzetno koristan u svakodnevnom životu, i lako je dostupan kao rješenje sumporne kiseline se koristi u baterijama olovne (npr one koje su u automobilima). Takve kiseline općenito ima koncentraciju od oko 30% do 35% H 2 SO 4 težine, balans - voda.

Za mnoge potrošačke aplikacija 30% H 2 SO 4 će biti više nego dovoljno da zadovolje svoje potrebe. Međutim, u industriji i to zahtijeva mnogo veća koncentracija sumporne kiseline. Tipično, u toku proizvodnje je prvi dobija dovoljno razrijeđene i kontaminirane sa organskim uključaka. Koncentriranim kiselina se dobija u dvije faze: prvo je prilagođen na 70%, a onda - u drugom koraku - podignuta na 96-98%, što je ograničavajući parametar za ekonomski održive proizvodnje.

Gustine sumporne kiseline i njenih sorti

Iako je skoro 99% sumporne kiseline može biti kratko na refluks, ali naknadni gubitak SO 3 u ključanja smanjuje koncentraciju na 98,3%. U principu, vrste sa indeksom 98% više stabilan u skladištu.

kiseline komercijalne razreda variraju u koncentraciji od interesa, i za koje se bira one vrijednosti na kojima niske temperature kristalizacije. To je učinjeno kako bi se smanjio gubitak kristala sumporne kiseline talože tijekom transporta i skladištenja. Glavne sorte su:

  • Tornja (azot) - 75%. Sumporna gustoće kiselina klase jednaka do 1670 kg / m 3. Dobiti njegov tzv. azot način na koji tretira rezultira nitrozo (to je ujedno H 2 SO 4, ali sa rastvorenim dušikovih oksida) u primarnoj paljenje calcined sirovog plina koji sadrži sumpor dioksid SO 2, u postavljene kule (otuda i ime sorte). Kao rezultat toga izdvojila kiseline i dušikovih oksida koji se ne troše u procesu, i vratio se u proizvodnom ciklusu.
  • Kontakt - 92,5-98,0%. Sumporna gustoća kiselina od 98% klase jednaka 1836,5 kg / m 3. To isto je dobivena iz roaster plinova koji sadrže SO 2, pri čemu proces se sastoji od anhidrida oksidacije dioksida SO 3 sa svojim kontakt (otuda i ime razreda) s više slojeva čvrstih vanadija katalizatora.
  • Oleum - 104.5%. Njegova gustoća je jednaka 1896,8 kg / m 3. Ovo rješenje SO 3 u H 2 SO 4, pri čemu prva komponenta sadrži 20%, a kiselina - je 104,5%.
  • Visokog stupnja oleum - 114,6%. Njegova gustoća - 2002 kg / m 3.
  • Baterije - 92-94%.

Kako akumulatora

Rad ovog jednog od najpopularnijih električnih uređaja je u potpunosti zasnovan na elektrokemijskim procesa koji se odvijaju u prisustvu vodene sumporne kiseline.

Automobile baterija sadrži razrijediti sumporna kiselina elektrolita, i pozitivne i negativne elektrode u obliku nekoliko ploča. Pozitivne ploče su izrađene od crvenkasto-smeđe materijala - olova dioksid (PbO 2), a negativan - sivo "spužve" olovo (Pb).

Budući da elektrode su izrađeni od olova ili olovnog materijala, ovaj tip baterije se često naziva olovni akumulator. Njegova operativnost, t. E. izlazni napon se direktno određuje ono što je u ovom trenutku gustoće sumporne kiseline (kg / m3 ili g / cm 3), ispunjen u bateriji kao elektrolit.

Šta se dešava sa elektrolita kada će se prazniti,

Elektrolita olovne baterije je punjiva rješenje sumporne kiseline u kemijski čista destilirane vode s koncentracijom od interesa od 30% na potpuno punjenje. Neto kiselina ima gustoću od 1.835 g / cm 3, elektrolita - oko 1.300 g / cm 3. Kada se baterija isprazni, to elektrokemijske reakcije javljaju se dovodi u sumpornu kiselinu povučen iz elektrolita. Koncentracija otopine ovisi gotovo proporcionalna gustoći, tako da bi trebalo smanjiti zbog pada koncentracije elektrolita.

Dokle god je trenutna pražnjenja teče kroz kiselina baterija je naširoko koristi u blizini svoje elektrode i elektrolita postaje razrijeđene. kiselina difuzije od ukupne količine elektrolita i elektroda podržava približno konstantni intenzitet hemijskih reakcija i, shodno tome, izlazni napon.

Na početku procesa pražnjenja difuzije kiselina elektrolita u ploči nastaje brzo, jer je rezultat sulfat sa još postigao pore u aktivnom materijalu elektroda. Kada sulfat počinje formirati i popuni pore elektroda, difuzija se sporije postaviti.

Teoretski je moguće da i dalje obavljati sve dok se ne može koristiti sve kiseline, a elektrolit će se sastojati od čiste vode. Međutim, iskustvo pokazuje da je nivo ne treba nastaviti i nakon gustine elektrolita pao na 1.150 g / cm 3.

Kada je gustoća opada od 1.300 do 1.150, što znači da je formirana mnogo sulfat tokom reakcije, a ispunjava sve pore u aktivnog materijala na pločama, tj. E. Od rješenje već odabrani gotovo sve sumporne kiseline. Gustoća ovisi o koncentraciji proporcionalno, i slično, gustina punjenja baterije ovisi. Sl. ispod pokazuje ovisnost gustoće elektrolita.

Mijenja gustoća elektrolita, najbolje sredstvo za utvrđivanje države pražnjenja baterije, pod uslovom da se pravilno koristi.

Stupnjevi pražnjenja akumulatora ovisno o gustoći elektrolita

Njegova gustoća treba mjeriti svaka dva tjedna i uvijek mora čuvati čitanja rekord za buduću upotrebu.

Što više guste elektrolita, više kiseline sadrži i više je baterija napunjena. Gustoća 1,300-1,280 g / cm 3 pokazuje da je baterija puna. Tipično, nakon stepen pražnjenja baterije varira ovisno o gustoći elektrolita:

  • 1,300-1,280 - potpuno napunjena:
  • 1,280-1,200 - više od pola prazna;
  • 1,200-1,150 - naplaćuju manje od polovine;
  • 1.150 - gotovo prazna.

U potpuno napunjenu bateriju prije povezivanja u automobilskoj opskrbnog napona svake ćelije je 2,5-2,7 V. Čim opterećenje je povezan, napon brzo padne na oko 2,1 V za tri ili četiri minute. To je zbog formiranja tankog sloja olova sulfata na površini negativne elektrode ploča i između vodećih sloja i metal peroksid pozitivne ploče. Konačne vrijednosti napona ćelije nakon cestovne mreže povezuje oko 2,15-2,18 volti.

Kada struja počinje da teče kroz bateriju tokom prvog sata rada, postoji pad napona od 2 V, zbog povećanog otpora unutrašnja ćelija zbog formiranja većih količina sulfata koja ispunjava pore ploča i izbor elektrolita kiseline. Neposredno prije početka toka trenutnog gustoće elektrolita je maksimalna i jednaka 1.300 g / cm 3. U početku je podtlak brzo dogodi, ali onda postaviti uravnotežen stanje između gustoće kiseline u blizini ploče i znatno elektrolita izbor volumena elektrode podržan kiselina ulaska novih komada kiselina iz najveći elektrolita. Prosječna gustoća elektrolita i dalje stalno smanjivati na odnos prikazan na slici. iznad. Nakon početnog pada napona smanjuje sporije, njegova stopa smanjenja ovisi o opterećenju baterije. Dugotrajan proces raspored pražnjenja je prikazan na slici. ispod.

Kontrola stanja elektrolita u akumulatoru

Da biste utvrdili hidrometra gustoće koristi. Sastoji se od zatvorenoj staklene cijevi s produžetak na donjem kraju, ispunjen žive ili šut, a ocjenjuju skale na gornjem kraju. Ova skala oznakom od 1.100 do 1.300 sa različitim srednjim vrijednostima, kao što je prikazano na slici. ispod. Ako je hidrometar smješteno u elektrolita, ona će potonuti do određene dubine. Tako će raseliti na određenu količinu elektrolita, i kada se dostigne položaja ravnoteže, težina raseljenih volumena će biti samo jednaka težini hidrometra. S obzirom da je gustoća elektrolita jednak odnos njegova težina na volumen, a težina hidrometar je poznato, onda svaki nivo potapanja u rastvor odgovara određenom gustinu. Neki hidrometre imaju sa vrijednostima skale gustoće, ali su označeni "optužen", "pola cifra", "Full pražnjenja" ili slično.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 bs.unansea.com. Theme powered by WordPress.