dilué et d'acide sulfurique concentré - il est des produits chimiques si importants qu'ils produisent dans le monde plus que toute autre substance.La richesse économique d'un pays peut être mesurée par le volume d'acide sulfurique produit en elle.Procédé de dissociation acide
sulfurique est utilisé sous la forme de solutions aqueuses de diverses concentrations.Il subit une réaction de dissociation en deux étapes, en produisant des ions H + en solution.
H2SO4 = H + + HSO4-;
HSO4- = H + + SO4-2.L'acide sulfurique
est un fort, et la première phase de sa dissociation se produit si rapidement que la quasi-totalité de la molécules originales désintégration en ions H + et HSO4 -1 -ions (hydrogène) dans la solution.Désintègrent plus récente partiellement, libérant d'autres ions H + et des ions sulfate en laissant (SO4-2) dans la solution.Cependant, hydrogénosulfate, étant un acide faible, prévaut encore dans une solution de H + et SO4-2.Son dissociation complète se produit uniquement lorsque la densité de la solution d'acide sulfurique est proche de la densité de l'eau, r. S à haute dilution.L'acide sulfurique
Propriétés
Il est spécial dans le sens où il peut agir comme un acide ordinaire ou un oxydant puissant - en fonction de la température et de la concentration.Une solution d'acide sulfurique dilué froid réagit avec le métal actif pour produire un sel (sulfate), et le dégagement de gaz d'hydrogène.Par exemple, la réaction entre H2SO4 dilué froid (en supposant que son plein deux dissociation) et le métal de zinc ressemble:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.
chaud d'acide sulfurique concentré ayant une densité d'environ 1,8 g / cm3, il peut jouer le rôle d'un oxydant, la réaction avec des matériaux qui sont généralement inerte aux acides, tels que par exemple le cuivre métallique.Pendant la réaction, le cuivre est oxydée, et la masse de l'acide est réduite pour former une solution de sulfate de cuivre (II) dans de l'eau et du dioxyde de soufre gazeux (SO2) à la place de l'hydrogène, ce qui serait attendu en faisant réagir l'acide avec le métal.
Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2 O.
Comment peut la concentration des solutions exprimé
En fait, la concentration de toute solution peut être exprimé de diverses manières, mais la concentration de poids la plus largement utilisée.Il indique le nombre de grammes de soluté en poids ou en volume de la solution ou du solvant spécifique (typiquement 1000 g 1000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).Au lieu de la masse en grammes de la substance peut prendre la quantité, exprimée en moles, - puis l'obtient la concentration molaire de 1,000 g ou 1 dm3 d'une solution.
Si la concentration molaire est déterminée par rapport à la quantité de solution n'a pas, mais seulement dans le solvant, on l'appelle la molalité de la solution.Elle est caractérisée par l'indépendance de la température.Souvent, la concentration en poids
indiqué en grammes pour 100 grammes de solvant.En multipliant ce chiffre par 100%, il est préparé sur un pour cent en poids (par concentration).Ceci est la méthode la plus fréquemment utilisée est appliquée à la solution d'acide sulfurique.
concentration de la solution de chaque valeur déterminée à une température donnée, correspond un poids spécifique (densité, par exemple l'acide sulfurique).Alors parfois, la solution se caractérise par elle.Par exemple, une solution de H2SO4, caractérisé concentration en pourcentage de 95,72%, une masse volumique de 1,835 g / cm3 à t = 20 ° CComment déterminer la concentration d'une telle solution est donnée seulement si la densité de l'acide sulfurique?Le tableau donne cette correspondance, est un incontournable dans tout manuel sur la chimie générale ou analytique.
concentration exemple
essayer de passer d'une façon d'exprimer la concentration de la solution à l'autre.Supposons que nous ayons une solution de H2SO4 dans l'eau à une concentration de 60% d'intérêt.Nous définissons d'abord la densité appropriée d'acide sulfurique.Tableau contenant des pourcentages (première colonne) et la densité correspondante de la solution aqueuse de H2SO4 (quatrième colonne) énumérés ci-dessous.
il détermine la valeur désirée, qui est égale à 1,4987 g / cm3.Nous calculons maintenant la normalité de cette solution.Pour cela, il est nécessaire de déterminer la masse de H2SO4 à 1 litre de solution et le nombre correspondant de moles d'acide.Le volume
, qui occupent 100 g de solution de stock:
100 / 1,4987 = 66,7 ml.
Puisque dans 66,7 ml de solution à 60% contient 60 g de l'acide dans 1 litre d'elle contiendra:
(60 / 66,7) x 1000 = 899, '55
masse molaire d'acide sulfuriqueest égal à 98. Par conséquent, le nombre de moles contenue dans 899,55 g de ses grammes égal:
899,55 / 98 = 9,18 mole.
densité en fonction de la concentration en acide sulfurique est représenté sur la Fig.ci-dessous.Utilisation
d'acide sulfurique
Il est utilisé dans diverses industries.Dans la production de fer et d'acier est utilisé pour nettoyer la surface du métal avant d'être recouverte d'une autre substance impliquée dans la création de colorants synthétiques ainsi que d'autres types d'acides tels que l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique.Il est également utilisé dans la production de produits pharmaceutiques, des engrais et d'explosifs, et est toujours un réactif important dans l'élimination des impuretés provenant de l'industrie du raffinage du pétrole.
Ce produit chimique est extrêmement utile dans la vie de tous les jours, et est facilement disponible sous forme de solution d'acide sulfurique utilisé dans les batteries au plomb-acide (par exemple, ceux qui sont dans des voitures).Cet acide a généralement une concentration d'environ 30% à 35% en poids H2SO 4, le solde - eau.
Pour de nombreuses applications grand public 30% de H2SO4 sera plus que suffisant pour répondre à leurs besoins.Cependant, dans l'industrie et il faut une concentration beaucoup plus élevée de l'acide sulfurique.Typiquement, dans le processus de production, il obtient d'abord suffisamment dilué et pollué par des inclusions organiques.Acide concentré est obtenu en deux étapes: d'abord, il a été ajustée à 70%, puis - dans une deuxième étape - est portée à 96-98%, qui est le paramètre limitant de la production économiquement viable.Densité
d'acide sulfurique et une variété
Bien que l'acide sulfurique près de 99% peut être un peu de temps au reflux, mais la perte conséquente de SO3 au point d'ébullition abaisse la concentration à 98,3%.En général, un indicateur de variation de 98% plus stables au stockage.
acides de qualité commerciale varient dans sa concentration d'intérêt, et pour laquelle il a choisi ces valeurs à laquelle la cristallisation à basse température.Ceci est fait pour réduire la perte de cristaux d'acide sulfurique dans le sédiment au cours du transport et du stockage.Les principales variétés sont:
- tours (nitreux) - 75%. densité d'acide sulfurique dans cette classe est 1670 kg / m3.Obtenez son soi-disant.méthode d'azote dans lequel les matières premières obtenues pendant le tir gaz du four contenant du dioxyde de soufre SO2, dans les tours alignées (d'où le nom de la variété) sont traités nitroso (ceci est aussi H2SO4, mais avec des oxydes d'azote dissous).En conséquence, rend oxydes acides et azotés, qui ne sont pas consommés dans le processus, et retournés au cycle de production.
- Contact - 92,5-98,0%.Densité acide sulfurique de 98% de la classe est égale à 1836.5 kg / m3.Obtenez comme le tir d'un gaz contenant de SO2, et le processus implique l'oxydation du dioxyde de SO3 anhydride à son contact (d'où le nom de la variété) avec de multiples couches de catalyseur au vanadium solide.
- Oleum - 104,5%. Sa densité est de 1896.8 kg / m3.Cette solution de H2SO4 en SO3, dans lequel le premier composant comprend de 20%, et de l'acide - est de 104,5%.
- haute qualité oleum - 114,6% .Sa densité - 2002 kg / m3.Batterie
- - 92-94%.
Comment fonctionne la batterie de voiture
travail de l'un des appareils les plus populaires électriques est entièrement basé sur les processus électrochimiques qui ont lieu en présence d'une solution aqueuse d'acide sulfurique.Batterie automobile
comprenant un électrolyte diluée d'acide sulfurique, et électrodes positive et négative dans la forme de plusieurs plaques.Les plaques positives sont faites d'un matériau brun rougeâtre - de dioxyde de plomb (PbO2), et négatif - de gris plomb "spongieux" (Pb).
Etant donné que les électrodes sont faites de plomb ou de plomb matériau, ce type de batterie est souvent désigné en tant que batteries au plomb.Son fonctionnement, t. E. La tension de sortie est directement déterminée par ce que la densité de l'acide sulfurique actuellement (kg / m3 ou g / cm3), versé dans de la batterie comme électrolyte.
Qu'advient-il de l'électrolyte dans la décharge de la batterie
électrolyte batterie plomb-acide est une solution de stockage d'acide sulfurique dans une eau distillée chimiquement pur avec une concentration d'intérêt sur 30% de sa charge totale.Net acide a une masse volumique de 1,835 g / cm3, électrolyte - environ 1,300 g / cm3.Lorsque la batterie est déchargée, des réactions électrochimiques se produisent, ce qui entraîne dans un électrolyte choisi parmi l'acide sulfurique.La densité de la concentration de la solution dépend presque proportionnellement, de sorte qu'il doit être réduite en raison d'une diminution de la concentration d'électrolyte.
Tant que le courant de décharge circule à travers la pile près acide ses électrodes est largement utilisé, et l'électrolyte devient plus dilué.Diffusion des acides de la totalité du volume des plaques d'électrolyte et d'électrode supporte une intensité sensiblement constante de réactions chimiques et, par conséquent, la tension de sortie.
Au début de la décharge de la diffusion de l'acide dans la plaque d'électrolyte est rapide parce que le sulfate résultant avec des pores encore marqués dans le matériau actif des électrodes.Lorsque le sulfate commence à se former et remplir les pores des électrodes, la diffusion se fait plus lentement.
théoriquement possible de continuer à décharger jusqu'à ce que tout l'acide n'a pas été utilisé, et l'électrolyte sera composé de l'eau pure.Toutefois, l'expérience montre que le niveau ne devrait pas se poursuivre après la densité de l'électrolyte est tombé à 1.150 g / cm3.
Lorsque la densité passe de 1300 à 1150, ce qui signifie qu'une bonne partie du sulfate a été formé pendant la réaction, et on remplit les pores dans la matière active sur les plaques, à savoir. E. De la solution déjà enlevé la quasi-totalité de l'acide sulfurique.La densité est proportionnelle à la concentration dépendante, et ne dépend que de la densité de la charge de la batterie.Fig.ci-dessous montre la dépendance de la densité de l'électrolyte de batterie.
changement dans la densité de l'électrolyte, le meilleur moyen de déterminer l'état de décharge de la batterie, à condition qu'il soit correctement utilisé.
taux de décharge de la batterie de la voiture, en fonction de la densité de l'électrolyte
Sa densité doit être mesurée toutes les deux semaines, et doit toujours être enregistré lectures pour référence future.
électrolyte plus dense, plus elle contient de l'acide et la plus la batterie est chargée.La densité dans le 1,300-1,280 g / cm3 indique une charge complète.En règle générale, la charge de la batterie de degré à la suite différente, en fonction de la densité de l'électrolyte:
- 1,300-1,280 - complètement chargée:
- 1,280-1,200 - plus de la moitié vide;
- 1,200-1,150 - facturé moins de la moitié;
- 1150 - presque vide.
ont une batterie complètement chargée avant de brancher la tension du réseau routier de chaque cellule est de 2,5 à 2,7 V. Dès que la charge est connectée, la tension chute rapidement à environ 2,1 V pendant trois ou quatre minutes.Ceci est dû à la formation d'une fine couche de sulfate de plomb sur la surface des plaques d'électrode négative et une couche entre le peroxyde et le fil de métal des plaques positives.La valeur finale de la tension de la cellule après la liaison avec le réseau routier est d'environ 2,15-2,18 volts.
Lorsque le courant commence à circuler à travers la batterie pendant la première heure de fonctionnement, une chute de tension à 2 V due à une augmentation de la résistance interne de la cellule due à la formation de grandes quantités de sulfate, qui remplit les pores des plaques et la sélection de l'électrolyte acide.Peu de temps avant le début du passage du courant et de la densité maximale de l'électrolyte est 1,300 g / cm3.Dans un premier temps, sa dépression se produit rapidement, mais alors mis en un état d'équilibre entre la densité de l'acide près de la plaque et dans la masse de l'électrolyte, la sélection des électrodes acide supporté par l'arrivée de nouvelles parties de la partie principale de l'électrolyte acide.La densité moyenne de l'électrolyte continue à diminuer de façon constante sur la relation représentée sur la Fig.ci-dessus.Après une chute de tension initiale diminue plus lentement, ce qui réduit sa vitesse dépend de la charge de la batterie.Procédé de décharge horaire de temps indiqué sur la figure.ci-dessous.
surveillance de l'état de la batterie électrolyte
utilisé pour déterminer la densité du densimètre.Il est composé d'un tube de verre scellé avec une extension à l'extrémité inférieure, remplie de grenaille de plomb ou le mercure et le limaçon de l'extrémité supérieure.Cette échelle est marquée à partir de 1100 à 1300 avec une variété de valeurs intermédiaires, comme représenté sur la Fig.ci-dessous.Si cette hydromètre placée dans l'électrolyte, il va couler à une certaine profondeur.Cependant, il serait déplacer un certain volume de l'électrolyte, et lorsque la position de l'équilibre est atteint, le poids du volume déplacé est égal au poids d'un densimètre.Étant donné que la densité est le rapport entre son poids par volume, et le poids du densimètre est connue, chaque niveau d'immersion dans la solution correspond à une densité spécifique.Certains hydromètres ont des échelles avec les valeurs de la densité, mais sont marquées par «chargé», «La moitié de la décharge», «libératoires» ou similaire.
