La concentración y la densidad del ácido sulfúrico.La dependencia de la densidad de la concentración de ácido sulfúrico en la batería del coche

diluido y ácido sulfúrico concentrado - es productos químicos tan importantes que producen en el mundo más que cualquier otra sustancia.La riqueza económica de un país se puede medir por el volumen de ácido sulfúrico producido en el mismo.Proceso de disociación

ácido

sulfúrico se utiliza en la forma de soluciones acuosas de varias concentraciones.Se somete a una reacción de disociación en dos etapas, produciendo iones H + en solución.

H2SO4 = H + + HSO4-;

HSO4- = H + + SO4-2.Ácido

sulfúrico es un fuerte, y la primera fase de su disociación se produce tan rápidamente que casi todas las moléculas originales descomposición en iones H + y HSO4 -1 iones (hidrógeno) en la solución.Recientes parcialmente desintegran más, la liberación de otros iones H + y de iones sulfato dejando (SO4-2) en la solución.Sin embargo, hidrogenosulfato, siendo un ácido débil, aún prevalece en una solución de H + y SO4-2.Su disociación completa se produce sólo cuando la densidad de la solución de ácido sulfúrico está cerca de la densidad del agua, r. S a alta dilución.

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Propiedades

ácido sulfúrico

Es especial en el sentido de que puede actuar como un ácido ordinario o un oxidante fuerte - dependiendo de la temperatura y la concentración.Una solución diluida fría de ácido sulfúrico reacciona con el metal activo para producir una sal (sulfato), y el desprendimiento de gas hidrógeno.Por ejemplo, la reacción entre H2SO4 diluido frío (asumiendo su total de dos disociación) y el metal de zinc parece:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

caliente de ácido sulfúrico concentrado que tiene una densidad de aproximadamente 1,8 g / cm3, puede actuar como un oxidante, reaccionar con materiales que son generalmente inerte a los ácidos, tales como por ejemplo cobre metálico.Durante la reacción, el cobre se oxida, y la masa de ácido se reduce para formar una solución de sulfato de cobre (II) en agua y dióxido de azufre gaseoso (SO2) en lugar de hidrógeno, que lo que se esperaría por reacción del ácido con el metal.

Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2 O.

¿Cómo puede la concentración de las soluciones expresó

De hecho, la concentración de cualquier solución puede expresarse de diversas maneras, pero la concentración de peso más ampliamente utilizado.Se muestra el número de gramos de soluto en peso o volumen de la solución o disolvente específico (típicamente 1.000 g 1.000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).En lugar de la masa en gramos de una sustancia puede tomar la cantidad, expresada en moles, - a continuación, el obtiene la concentración molar de 1.000 g o 1 dm3 de solución.

Si la concentración molar se determina en relación a la cantidad de solución no, pero sólo para el disolvente, se llama la molalidad de la solución.Se caracteriza por la independencia de la temperatura.A menudo concentración en peso

se indica en gramos por 100 gramos de disolvente.Multiplicando esta cifra por 100%, se prepara en un porcentaje en peso (por concentración).Este es el método utilizado más frecuentemente se aplica a la solución de ácido sulfúrico.

concentración de la solución de cada valor determinado a una temperatura dada, corresponde un peso específico (densidad, por ejemplo, ácido sulfúrico).Así que a veces la solución se caracteriza por ella.Por ejemplo, una solución de H2SO4, caracterizado concentración en porcentaje del 95,72%, una densidad de 1,835 g / cm3 a 20 ° t = C.Cómo determinar la concentración de una solución de este tipo se da sólo si la densidad de ácido sulfúrico?El cuadro en el que esta correspondencia, es un fijo en cualquier libro de texto de química general o analítica.

Conversión ejemplo concentración

tratar de pasar de una forma de expresar la concentración de la solución a la otra.Supongamos que tenemos una solución de H2SO4 en agua a una concentración de 60% de interés.Primero definimos la densidad apropiada de ácido sulfúrico.Tabla que contiene porcentajes (primera columna) y la densidad correspondiente de la solución acuosa de H2SO4 (cuarta columna) se enumeran a continuación.

determina el valor deseado, que es igual a 1,4987 g / cm3.Ahora Calculamos la molaridad de esta solución.Para ello, es necesario determinar la masa de H2SO4 en 1 litro de solución y el correspondiente número de moles de ácido.Volumen

, que ocupan 100 g de solución madre:

100 / 1,4987 = 66,7 ml.

Dado que en 66,7 ml de 60% de solución contiene 60 g del ácido en 1 litro de que contendrá:

(60 / 66,7) x 1000 = 899, '55 masa

molar de ácido sulfúricoes igual a 98. Por lo tanto, el número de moles contenidos en 899,55 g de sus gramos es igual a:

899,55 / 98 = 9,18 moles.Densidad

como una función de la concentración de ácido sulfúrico se muestra en la Fig.a continuación.Uso

de ácido sulfúrico

Se utiliza en diversas industrias.En la producción de hierro y acero se utiliza para la limpieza de la superficie del metal antes de que se cubre con otra sustancia implicada en la creación de colorantes sintéticos, así como otros tipos de ácidos, tales como ácido clorhídrico y ácido nítrico.También se utiliza en la producción de productos farmacéuticos, fertilizantes y explosivos, y todavía es un reactivo importante en la eliminación de las impurezas de la industria de la refinación de petróleo.

Este producto químico es extremadamente útil en la vida diaria, y es fácilmente disponible como una solución de ácido sulfúrico usado en baterías de plomo-ácido (por ejemplo, los que están en los coches).Tal ácido generalmente tiene una concentración de aproximadamente 30% a 35% en peso H2SO 4, el equilibrio - agua.

Para muchas aplicaciones de consumo 30% H2SO4 será más que suficiente para satisfacer sus necesidades.Sin embargo, en la industria y se requiere una concentración mucho más alta de ácido sulfúrico.Por lo general, en el proceso de producción, que primero consigue bastante diluida y contaminada por inclusiones orgánicas.Ácido concentrado se obtiene en dos etapas: primero, que se ajustó a 70%, y luego - en un segundo paso - se eleva hasta el 96-98%, que es el parámetro limitante para la producción económicamente viable.Densidad

de ácido sulfúrico y una variedad

Aunque el ácido sulfúrico casi el 99% puede ser un corto período de tiempo a reflujo, pero la consiguiente pérdida de SO3 en el punto de ebullición disminuye la concentración de 98,3%.Generalmente, un indicador de variación de 98% más estable en almacenamiento.Ácidos de calidad comercial

varían en su concentración de interés, y para el que la selección de dichos valores en los que la cristalización a baja temperatura.Esto se hace para reducir la pérdida de cristales de ácido sulfúrico en el sedimento durante el transporte y almacenamiento.Las principales variedades son:

  • torres (nitroso) - 75%.Densidad de ácido sulfúrico en esta clase es 1670 kg / m3.Obtener su llamada.método nitroso en el que las materias primas obtenidas durante la cocción gas del horno que contiene SO2 dióxido de azufre, en torres alineadas (de ahí el nombre de la variedad) se tratan nitroso (esto también es H2SO4, pero con óxidos de nitrógeno disueltos).Como resultado, hace óxidos ácidos y nitrógeno, que no se consumen en el proceso, y devueltos al ciclo de producción.
  • Contacto - 92,5-98,0%. Densidad de ácido sulfúrico de 98% de la clase es igual a 1836.5 kg / m3.Obtener como el disparo de un gas que contiene SO2, y el proceso implica la oxidación del dióxido de SO3 anhídrido en su contacto (de ahí el nombre de la variedad) con múltiples capas de catalizador de vanadio sólido.
  • Oleum - 104,5%. Su densidad es de 1896.8 kg / m3.Esta solución de SO3 en H2SO4, en el que el primer componente comprende 20%, y ácido - es 104,5%.
  • óleum de alto grado - 114,6% .Su densidad - 2002 kg / m3.Batería
  • - 92-94%.

¿Cómo funciona la batería del coche trabajo

de uno de los dispositivos eléctricos más populares se basa totalmente en los procesos electroquímicos que tienen lugar en presencia de una solución acuosa de ácido sulfúrico.Batería de automóvil

que comprende un electrolito de ácido sulfúrico diluido, y los electrodos positivos y negativos en la forma de varias placas.Las placas positivas se hacen de un material de color marrón rojizo - de dióxido de plomo (PbO2) y negativo - de gris plomo "esponjoso" (Pb).

Debido a que los electrodos están hechos de plomo o material de plomo, este tipo de batería se refiere a menudo como las baterías de plomo-ácido.Su operatividad, t. E. La tensión de salida está determinada directamente por lo que la densidad del ácido sulfúrico actualmente (kg / m3 og / cm3), se vierte en la batería como electrolito.

¿Qué pasa con el electrolito en el

electrolito de la batería de plomo-ácido de descarga de la batería es una solución de almacenamiento de ácido sulfúrico en un agua destilada químicamente puro con una concentración de intereses de 30% de la carga total.Ácido Net tiene una densidad de 1,835 g / cm3, electrolito - aproximadamente 1,300 g / cm3.Cuando la batería está descargada, se producen reacciones electroquímicas de TI, lo que resulta en un electrolito seleccionado de ácido sulfúrico.La densidad de la concentración de la solución depende casi proporcionalmente, por lo que debe reducirse debido a una disminución en la concentración de electrolito.

Mientras la corriente de descarga fluye a través del ácido de la batería cerca de sus electrodos se utiliza ampliamente, y el electrólito se vuelve más diluido.Difusión de ácidos de todo el volumen de las placas de electrolitos y electrodos apoya intensidad aproximadamente constante de las reacciones químicas y, en consecuencia, la tensión de salida.

Al comienzo de la descarga de la difusión de ácido en la placa de electrolito es rápido debido a que el sulfato resultante con poros todavía marcados en el material activo de los electrodos.Cuando el sulfato comienza a formar y llenar los poros de los electrodos, la difusión tiene lugar más lentamente.

teóricamente posible que siguiera desempeñando hasta que no se utilizó todo el ácido, y el electrolito se compone de agua pura.Sin embargo, la experiencia demuestra que el nivel no debe continuar después de la densidad del electrolito ha caído a 1,150 g / cm3.

Cuando la densidad cae desde 1.300 a 1.150, lo que significa que se formó mucho sulfato durante la reacción, y se llena los poros en el material activo en las placas, es decir. E. A partir de la solución ya eliminado casi todo el ácido sulfúrico.La densidad es proporcional a la concentración dependiente, y sólo depende de la densidad de la carga de la batería.Fig.a continuación muestra la dependencia de la densidad del electrolito de la batería.Cambio

en la densidad del electrolito, la mejor manera de determinar el estado de carga de la batería, siempre y cuando se utiliza correctamente.Tasa de descarga de la batería del coche

, dependiendo de la densidad del electrolito

Su densidad debe medirse cada dos semanas, y siempre se debe registrar lecturas para referencia futura.

electrolito más denso, más ácido que contiene y cuanto más la batería está cargada.La densidad en el 1,300-1,280 g / cm3 indica una carga completa.Como regla general, la siguiente carga de la batería grado diferente, dependiendo de la densidad del electrolito:

  • 1,300-1,280 - completamente cargada:
  • 1,280-1,200 - más de medio vacío;
  • 1,200-1,150 - cargada menos de la mitad;
  • 1150 - casi vacío.

tiene una batería completamente cargada antes de conectar la tensión de la red de carreteras de cada célula es 2,5-2,7 V. Tan pronto como se conecta la carga, la tensión cae rápidamente a alrededor de 2,1 V durante tres o cuatro minutos.Esto ocurre debido a la formación de una fina capa de sulfato de plomo en la superficie de las placas de electrodos negativos y una capa entre el peróxido y el cable de metal de las placas positivas.El valor final de la tensión de la célula después de la conexión a la red de carreteras es de aproximadamente 2,15-2,18 voltios.

Cuando la corriente comienza a fluir a través de la batería durante la primera hora de operación, una caída de tensión a 2 V debido al aumento de la resistencia interna de la célula debido a la formación de grandes cantidades de sulfato, que llena los poros de las placas y la selección del electrolito ácido.Poco antes del inicio del flujo de corriente y la densidad máxima del electrolito es 1,300 g / cm3.Al principio, su depresión se produce rápidamente, pero a continuación, establecer un estado de equilibrio entre la densidad de ácido cerca de la placa y en la mayor parte del electrolito, la selección de electrodos de ácido apoyado por la llegada de nuevas partes de la parte principal del electrolito ácido.La densidad media del electrolito continúa disminuyendo de manera constante en la relación mostrada en la Fig.anteriormente.Después de un voltaje de caída inicial disminuye más lentamente, reduciendo su velocidad depende de la carga de la batería.Proceso de descarga calendario se muestra en la Fig.a continuación.Supervisión del estado de

de electrolito de la batería

utiliza para determinar la densidad del hidrómetro.Se compone de un tubo de vidrio sellado con una extensión en el extremo inferior, lleno de perdigones de plomo o el mercurio y la escala graduada del extremo superior.Esta escala se marca desde 1100 a 1300 con una variedad de valores intermedios, como se muestra en la Fig.a continuación.Si este hidrómetro coloca en el electrolito, se hundirá hasta una cierta profundidad.Sin embargo, sería desplazar un cierto volumen del electrolito, y cuando se alcanza la posición del equilibrio, el peso del volumen desplazado es igual al peso de un hidrómetro.Dado que la gravedad específica es la relación entre su peso a volumen, y el peso del hidrómetro es conocido, cada nivel de inmersión en la solución corresponde a una densidad específica.Algunos hidrómetros tienen escalas con los valores de densidad, pero están marcadas por "Acusado", "La mitad de la descarga", "descarga completa" o similares.