разредена и концентрирана сярна киселина - тя е толкова важни химически продукти, които те произвеждат в света повече от всяко друго вещество.Икономическата богатството на една страна може да се измерва с обема на произведена сярна киселина в него.Процес
дисоциация
Сярна киселина се използва под формата на водни разтвори на различни концентрации.Тя се подлага на реакция на дисоциация на два етапа, производство на Н + йони в разтвор.
H2SO4 = H + + HSO4-;
HSO4- = H + + SO4-2.
Сярна киселина е силен и първата фаза на дисоциация се случва толкова бързо, че почти всички оригинални молекули разпад на Н + -йони и HSO4 -1 -йони (водород) в разтвор.Последно частично разпадне допълнително, освобождаване и други йони Н + йон оставяйки сулфат (SO4-2) в разтвора.Въпреки това, хидрогенсулфат, е слаба киселина, все още преобладава в разтвор на Н + и SO4-2.Пълната дисоциация се наблюдава само когато плътността на разтвор на сярна киселина е близка до плътността на водата, R. S на високо разреждане.
Properties сярна киселина
Тя е специална, в смисъл, че може да служи като обикновен киселина или силен окислител - в зависимост от температурата и концентрацията.Студен разреден разтвор на сярна киселина реагира с активен метал, за получаване на сол (сулфат) и отделянето на водород газ.Например, реакцията между студена разредена H2SO4 (като поема пълна две дисоциация) и цинк метал изглежда така:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.
гореща концентрирана сярна киселина с плътност от около 1,8 г / см3, той може да действа като окислител, взаимодействие с материали, които обикновено са инертни спрямо киселини, като например метална мед.По време на реакцията, медта се окислява, и масата на киселина се редуцира до получаване на разтвор на меден сулфат (II) във вода и газообразен серен диоксид (SO2) вместо водород, който може да се очаква чрез взаимодействие на киселината с метала.
Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2Н2 O.
Как може концентрацията на решения изрази
Всъщност, концентрацията на всяко решение може да се изрази по различни начини, но най-широко използваната концентрация на тегло.Това показва броя на грама на разтвореното вещество в специфичното тегло или обем на разтвора или разтворител (обикновено 1000 г 1,000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).Вместо на масата на дадено вещество може да количество, изразено в молове, - след това полученият моларната концентрация на 1000 грама или 1 dm3 разтвор.
Ако моларната концентрация се определя по отношение на количеството разтвор не, но само на разтворителя, се нарича молалност на разтвора.Тя се характеризира с независимостта на температурата.Често концентрация
тежест, посочен в грама на 100 грама разтворител.Умножаването на тази цифра с 100%, тя е изготвена на процента на теглото (на концентрация).Това е най-често използваният метод се прилага към разтвор на сярна киселина.
концентрация разтвор на всеки стойност, определена при дадена температура, съответства на плътност (плътност, например сярна киселина).Така че понякога разтворът се характеризира с това.Например, разтвор на H2SO4, характеризиращ процент концентрация на 95,72%, плътност 1,835 г / см3, при Т = 20 ° СМетоди за определяне на концентрацията на този разтвор е даден само ако плътността на сярна киселина?Таблицата, която дава тази кореспонденция, е тела във всеки учебник по обща или аналитична химия.Например концентрация
реализациите
опитайте да се премине от един начин за изразяване на концентрацията на разтвора до другия.Да приемем, че ние имаме решение на H2SO4 във вода до концентрация от 60% лихва.Ние първо да определи подходяща плътност на сярна киселина.Таблица съдържащ проценти (първа колона) и съответната плътност на водния разтвор на H2SO4 (четвърта колона), изброени по-долу.
той определя желаната стойност, която е равна на 1,4987 грама / cm3.Сега се изчисли моларността на този разтвор.За това е необходимо за определяне на масата на H2SO4 в 1 литър разтвор и съответния брой мола киселина.
обем, които заемат 100 г суров разтвор:
100 / 1.4987 = 66.7 мл.
Тъй като в 66.7 мл 60% разтвор съдържа 60 г от киселината в 1 литър ще съдържа:
(60 / 66.7) = 899 х 1000, 55 гр
Моларен маса на сярна киселинае равно на 98. Следователно, броят на моловете съдържа в 899,55 г неговите грама равнява:
899,55 / 98 = 9,18 мол.Плътност
като функция на концентрацията на сярна киселина е показано на фиг.по-долу.
използване на сярна киселина
Той се използва в различни индустрии.При производството на желязо и стомана се използва за почистване на повърхността на метала преди да е покрита с друго вещество участва в създаването на синтетични багрила, както и други видове киселини, като солна киселина и азотна киселина.Тя се използва и при производството на фармацевтични продукти, торове и експлозиви, и все още е важен реагент в премахване на замърсявания от рафиниране на нефт индустрия.
Този химикал е изключително полезен в ежедневието, и е лесно достъпна като разтвор на сярна киселина, използван при акумулаторни батерии (например тези, които са в колите).Такава киселина обикновено е с концентрация от около 30% до 35% от теглото H2SO 4, остатъка - вода.
За много приложения на потребителите 30% H2SO4 ще бъде повече от достатъчно, за да отговори на техните нужди.Въпреки това, в индустрията и изисква много по-висока концентрация на сярна киселина.Обикновено в процеса на производство, той първо получава достатъчно разредена и замърсени с органични примеси.Концентрирана киселина се получава в два етапа: първо, тя се довежда до 70%, а след това - във втория етап - се повишава до 96-98%, което е ограничаващ параметър за икономически изгодно производство.Плътност
на сярна киселина и различни
Въпреки че почти 99% сярна киселина може да бъде кратко време при кипене, но последваща загуба на SO3 при точката на кипене понижава концентрацията на 98,3%.Обикновено, индикатор на отклонение от 98% по-стабилна при съхранение.
търговска клас киселини варират в неговата концентрация на интереси, и за които тя избра онези ценности, при която при ниска температура кристализацията.Това се прави, за да се намали загубата на кристали на сярната киселина в утайката по време на транспортиране и съхранение.Основните сортове са:
- кули (диазотен) - 75%.Плътност на сярна киселина в този клас е 1670 кг / м3.Вземи си т.нар.азотен метод, при който получените сурови материали по време на изпичане в пещ газ, съдържащ серен диоксид SO2, в облицовани кули (оттук и името на сорта) се третират нитрозо (това е също H2SO4, но с разтворени азотни оксиди).В резултат на това прави киселина и азотни окиси, които не са използвани в процеса, и се връщат в производствения цикъл.
- Контакт - 92,5-98,0%.Плътност сярна киселина от 98% от този клас е равна 1836.5 кг / м3.Махни го възможно изстрелването на SO2 от газове, съдържаща и процесът включва окислението на диоксид да анхидрид SO3 в своя контакт (откъдето идва и името на сорта) с множество слоеве от твърда ванадий катализатор.
- Oleum - 104,5%. плътността му е 1896.8 кг / м3.Този разтвор на SO3 в H2SO4, където първият компонент се състои от 20%, и киселина - е 104.5%.
- високостепенна олеум - 114,6% .Нейната плътност - 2002 кг / м3.
- батерия - 92-94%.
Как кола батерия
работата на един от най-популярните устройства на електрическите е напълно въз основа на електрохимичните процеси, които се извършват в присъствието на воден разтвор на сярна киселина.
автомобилна батерия, съдържащ електролит разредена сярна киселина, и положителни и отрицателни електроди под формата на няколко плочи.Положителните плочи са направени от червеникавокафяво материал - оловен диоксид (PbO2), и отрицателни - от сив "порести" олово (Pb).
Защото електродите са направени от олово или оловен материал, този тип батерии е често по-нататък на акумулаторни батерии с.Неговата съвместимост, т. Е. изходното напрежение е директно определя от това, плътността на момента сярна киселина (кг / м3 или г / см3), излива се в батерията като електролит.
Какво се случва с електролита в разреждане на батерията
електролит оловно-кисели батерия е решение за съхранение на сярна киселина в химически чиста дестилирана вода с концентрация на лихвите по 30% от пълния заряд.Net киселина има плътност от 1,835 г / см3, електролит - около 1,300 г / см3.Когато батерията се разреди, настъпват електрохимични реакции играта, в резултат на електролит, избрана от сярна киселина.Плътността на концентрацията на разтвора зависи почти пропорционално, така че трябва да се намали в резултат на намаляване на концентрацията на електролита.
Докато разряден ток тече през електролита в близост до неговите електроди се използва широко и електролита става по-разреден.Дифузията на киселини от целия обем на електролита и електродните плочи поддържа приблизително постоянно интензивност на химични реакции и, следователно, на изходното напрежение.
В началото на изпълнение на киселина дифузия в плочата на електролита е бързо, защото полученият сулфат с още отбелязани пори в активния материал на електроди.Когато сулфат започва да се оформя и запълване на порите на електродите, дифузията се провежда по-бавно.
теоретично възможно да се продължи да се освободи, докато не се използват всички киселина и електролит се състои от чиста вода.Въпреки това, опитът показва, че нивото не трябва да продължи и след плътността на електролита е спаднала до 1,150 гр / cm3.
Когато плътността пада от 1300 до 1150, което означава, че се образува много сулфат по време на реакцията, и го запълва порите в активния материал върху плочите, т.е.. E. от разтвора вече отстранен почти всички сярна киселина.Плътността е пропорционален на концентрацията зависи и просто зависи от плътността на заряда на батерията.Фиг.по-долу показва зависимостта на плътността на електролит.
промяна в плътността на електролита, най-доброто средство за определяне на състоянието на разреждане на батерията, при условие, че тя се използва правилно.
ставка заустване кола батерия, в зависимост от плътността на електролита
плътността му трябва да се измерва на всеки две седмици, и винаги трябва да се записват показанията за бъдещи справки.
плътен електролит, толкова по-киселината тя съдържа и колкото повече батерията е заредена.Плътността в 1,300-1,280 г / см3 покаже напълно заредена батерия.Като правило, на следния различен заряд на батерията степен, в зависимост от плътността на електролита:
- 1,300-1,280 - напълно заредена:
- 1,280-1,200 - повече от половината са празни;
- 1,200-1,150 - зарежда по-малко от половината;
- 1150 - почти празна.
имате напълно заредена батерия, преди да свържете своята пътна мрежа напрежение на всяка клетка е от 2.5-2.7 V. Веднага след като товарът е свързан, напрежението бързо пада до около 2.1 V в продължение на три или четири минути.Това се дължи на формирането на тънък слой от оловен сулфат върху повърхността на отрицателните плочи електродните и слой между пероксид и металната резултата на положителните плочи.Крайната стойност на напрежението в клетката след връзката с пътната мрежа е около 2,15-2,18 волта.
Когато ток започва да тече през батерията по време на първия час на работа, а напрежението на 2 V поради увеличаване на вътрешното съпротивление на клетката поради образуването на големи количества сулфат, който запълва порите на плочите и избора на киселина електролита.Малко преди началото на ток и максимална плътност на електролита е 1,300 г / см3.На първо място, депресия му настъпва бързо, но след това определя балансирано състояние между плътността на киселина в близост плоча и в по-голямата част от електролита, изборът на киселина електроди поддържа от пристигането на нови части от основната част на киселина електролита.Средната плътност на електролита продължава да намалява постоянно по връзката е показано на фиг.по-горе.След първоначалната капка напрежение намалява по-бавно, намаляване на скоростта зависи от натоварването на батерията.Time процес заустване график е показано на фиг.по-долу.
наблюдение на състоянието на електролит
използва за определяне на плътността на хидрометър.Той се състои от стъклена тръба запечатан с разширение в долния край, изпълнен със сачми или живак и степенуваният мащаба на горния край.Тази скала е маркирана от 1100 до 1300 с различни междинни стойности, както е показано на фиг.по-долу.Ако това хидрометър поставя в електролита, ще потъне до определена дълбочина.Въпреки това, той ще измести определен обем на електролита, и когато се достигне състояние на равновесие, теглото на изместения обем е равно на теглото на хидрометър.Тъй като специфичното тегло е съотношението на теглото си до обема и теглото на ареометърът е известно, всяко ниво на потапяне в разтвора това съответства на специфична плътност.Някои хидрометри са скали с ценностите на плътност, но са маркирани с "наложен", "Половината от заустването", "Пълен разряд" или други подобни.
