La concentrazione e la densità dell'acido solforico .La dipendenza della densità sulla concentrazione di acido solforico in macchina batteria

diluito e acido solforico concentrato - è così importante prodotti chimici che hanno prodotto in tutto il mondo più di qualsiasi altra sostanza.La ricchezza economica di un paese può essere misurata con il volume di acido solforico prodotto in esso.Processo di dissociazione

acido

solforico viene utilizzato in forma di soluzioni acquose di diverse concentrazioni.Esso subisce una reazione di dissociazione in due fasi, producendo ioni H + in soluzione.

H2SO4 = H + + HSO4-;

HSO4- = H + + SO4-2.Acido

solforico è un forte, e la prima fase della sua dissociazione avviene così rapidamente che quasi tutte le molecole originali decadimento in ioni H + e HSO4 -1 (ioni idrogeno) nella soluzione.Recenti parzialmente disintegrano ulteriormente, rilasciando altri ioni H + e ioni solfato lasciando (SO4-2) nella soluzione.Tuttavia, idrogenosolfato, essendo un acido debole, prevale ancora in una soluzione di H + e SO4-2.La sua completa dissociazione avviene solo quando la densità della soluzione di acido solforico è vicino alla densità dell'acqua, r. S ad alta diluizione.

acido solforico

È speciale nel senso che può agire come un acido ordinaria o un forte ossidante - a seconda della temperatura e della concentrazione.Una soluzione diluita fredda di acido solforico reagisce con il metallo attivo per produrre un sale (solfato), e sviluppo di gas idrogeno.Ad esempio, la reazione tra freddo diluito H2SO4 (ipotizzando il suo pieno due dissociazione) e zinco si presenta come:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

calda acido solforico concentrato avente una densità di circa 1,8 g / cm3, può agire come ossidante, reagendo con materiali che sono generalmente inerti agli acidi, quali ad esempio il rame metallico.Durante la reazione, il rame è ossidato, e la massa di acido è ridotta per formare una soluzione di solfato di rame (II) in acqua e anidride solforosa gassosa (SO2) invece di idrogeno, che sarebbe previsto per reazione dell'acido con il metallo.

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

Come può la concentrazione di soluzioni espresso

Infatti, la concentrazione di ogni soluzione può essere espresso in vari modi, ma la concentrazione di peso più utilizzato.Essa mostra il numero di grammi di soluto in peso o volume della soluzione o solvente specifico (tipicamente 1000 g 1,000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).Invece della massa in grammi di una sostanza può prendere la quantità, espressa in moli, - quindi la concentrazione molare di 1000 g oppure 1 dm3 di soluzione ottenuta.

Se la concentrazione molare è determinato in relazione alla quantità di soluzione non, ma solo per il solvente, è chiamata la molalità della soluzione.Si caratterizza per l'indipendenza della temperatura.Spesso

concentrazione peso indicato in grammi per 100 grammi di solvente.Moltiplicando questa cifra del 100%, si è preparato in una percentuale in peso (per concentrazione).Questo è il metodo più utilizzato è applicato alla soluzione di acido solforico.

concentrazione della soluzione di ogni valore determinato ad una data temperatura, corrisponde un peso specifico (densità, per esempio acido solforico).Così a volte la soluzione è caratterizzata da esso.Ad esempio, una soluzione di H2SO4, caratterizzato concentrazione percentuale del 95,72%, una densità di 1.835 g / cm3 a t = 20 ° C.Come determinare la concentrazione di tale soluzione è dato solo se la densità di acido solforico?La tabella che dà questa corrispondenza, è un apparecchio in qualsiasi manuale di chimica generale e analitica.Concentrazione esempio

conversione

provare a passare da un modo di esprimere la concentrazione della soluzione per l'altro.Supponiamo di avere una soluzione di H2SO4 in acqua ad una concentrazione del 60%.Per prima cosa definiamo la densità adeguata di acido solforico.Tabella contenente percentuali (prima colonna) e la corrispondente densità della soluzione acquosa di H2SO4 (quarta colonna) di seguito elencate.

determina il valore desiderato, che è pari a 1,4987 g / cm3.Abbiamo ora calcolare la molarità della soluzione.Per questo è necessario per determinare la massa di H2SO4 in 1 litro di soluzione e il corrispondente numero di moli di acido.Il volume

, che occupano 100 g di soluzione:

100 / 1,4987 = 66.7 ml.

Poiché in 66,7 ml di soluzione contiene il 60% 60 g di acido in 1 litro di esso conterrà:

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

Massa molare di acido solforicoè uguale a 98. Quindi, il numero di moli contenute in 899,55 g di suoi grammi uguale:

899,55 / 98 = 9.18 moli.Densità

in funzione della concentrazione di acido solforico è mostrato in Fig.seguito.Uso

di acido solforico

E 'utilizzato in varie industrie.Nella produzione di ferro e acciaio è usato per pulire la superficie del metallo prima di essere rivestito con un'altra sostanza coinvolta nella creazione di coloranti sintetici così come altri tipi di acidi, come acido cloridrico e acido nitrico.Inoltre, viene utilizzato per la produzione di prodotti farmaceutici, fertilizzanti ed esplosivi, ed è ancora un reagente importante nel rimuovere le impurità dalla raffinazione del petrolio.

Questo prodotto chimico è estremamente utile nella vita quotidiana, ed è facilmente disponibile come una soluzione di acido solforico utilizzato nelle batterie al piombo (per esempio, quelli che sono in auto).Tale acido ha generalmente una concentrazione da circa 30% a 35% in peso H2SO 4, l'equilibrio - acqua.

Per molte applicazioni consumer il 30% H2SO4 sarà più che sufficiente per soddisfare le loro esigenze.Tuttavia, nel settore e richiede una concentrazione molto più elevata di acido solforico.Tipicamente, nel processo di produzione, in primo luogo ottiene abbastanza diluito e inquinato da inclusioni organiche.Acido concentrato si ottiene in due fasi: in primo luogo, è stato regolato a 70%, e poi - in una seconda fase - è aumentato al 96-98%, che è il parametro limitante per la produzione economicamente sostenibile.Densità

di acido solforico e una varietà

Sebbene quasi il 99% di acido solforico può essere un breve tempo a riflusso, ma la conseguente perdita di SO3 al punto di ebollizione abbassa la concentrazione di 98,3%.Generalmente, un indicatore di variazione da 98% più stabili durante la conservazione.Gli acidi di tipo commerciale

variano per la sua concentrazione di interessi, e per i quali la selezione dei valori a cui la bassa temperatura di cristallizzazione.Questo viene fatto per ridurre la perdita di cristalli di acido solforico nel sedimento durante il trasporto e lo stoccaggio.Le principali varietà sono:

• torri (azoto) - 75%.Densità di acido solforico in questa classe è 1670 kg / m3.Ottenere il suo cosiddetto.Metodo di azoto in cui le materie prime ottenute durante la cottura a gas forno contenente anidride solforosa SO2, in torri allineate (da qui il nome della varietà) sono trattate nitroso (questo è anche H2SO4, ma con gli ossidi di azoto disciolti).Di conseguenza, rende gli ossidi acidi e di azoto, che non sono consumati nel processo, e restituito al ciclo produttivo.
• Contatto - 92,5-98,0%.Densità acido solforico al 98% della categoria è pari a 1836.5 kg / m3.Ottenere come il lancio di un gas contenente SO2, e il processo comporta l'ossidazione del biossido di SO3 anidride al suo contatto (da qui il nome della varietà) con più strati di catalizzatore solido di vanadio.
• Oleum - 104,5%. sua densità è 1896.8 kg / m3.Questa soluzione di SO3 in H2SO4, in cui il primo componente comprende 20%, e acido - è 104,5%.
• alta qualità oleum - 114,6% .La sua densità - 2002 kg / m3.
• batteria - 92-94%.

Come funziona la batteria dell'auto

opera di uno dei dispositivi elettrici più popolari è completamente basata sui processi elettrochimici che si svolgono in presenza di una soluzione acquosa di acido solforico.Batteria automotive

comprendente un elettrolita acido solforico diluito, e elettrodi positivi e negativi in ​​forma più matrici.Piastre positive sono fatti di un materiale bruno-rossastro - di biossido di piombo (PbO2), e negativo - grigio piombo "spugnosa" (Pb).

Poiché gli elettrodi sono di piombo o materiale piombo, questo tipo di batteria è spesso indicato come batterie al piombo.La sua operatività, t. E. La tensione di uscita è determinata direttamente da ciò che la densità dell'acido attualmente solforico (kg / m3 o g / cm3), versato nella batteria come elettrolita.

Cosa succede con l'elettrolita nella batteria piombo-acido elettrolita

scarica della batteria è una soluzione di storage di acido solforico in una acqua distillata chimicamente puro con una concentrazione di interessi, il 30% della carica completa.Acido Net ha una densità di 1.835 g / cm3, elettrolita - circa 1.300 g / cm3.Quando la batteria è scarica, esso si verificano reazioni elettrochimiche, determinando un elettrolita scelto da acido solforico.La densità della concentrazione della soluzione dipende quasi in proporzione, quindi dovrebbe essere ridotta a causa di una diminuzione della concentrazione di elettroliti.

Finché la corrente di scarica scorre attraverso l'acido batteria vicino suoi elettrodi è ampiamente utilizzato, e l'elettrolita diventa più diluita.Diffusione di acidi dal intero volume delle piastre di elettroliti e elettrodi supporta approssimativamente costante intensità delle reazioni chimiche e, di conseguenza, la tensione di uscita.

All'inizio dello scarico della diffusione di acido nella piastra elettrolita è veloce perché il solfato risultante con pori ancora realizzati in materiale attivo degli elettrodi.Quando il solfato comincia a formarsi e riempire i pori degli elettrodi, la diffusione avviene più lentamente.

teoricamente possibile continuare a scaricarsi fino tutto l'acido non è stato utilizzato, e l'elettrolita sarà composta da acqua pura.Tuttavia, l'esperienza dimostra che il livello non deve continuare dopo la densità elettrolito è sceso a 1.150 g / cm3.

Quando la densità scende da 1.300 a 1.150, il che significa che molto solfato è formata durante la reazione, e riempie i pori nel materiale attivo sulle piastre, cioè. E. Dalla soluzione già rimosso quasi tutto l'acido solforico.La densità è proporzionale alla concentrazione-dipendente, e dipende solo dalla densità della carica della batteria.Fig.seguente mostra la dipendenza della densità dell'elettrolito.Cambiamento

della densità dell'elettrolita, il modo migliore per determinare lo stato di carica della batteria, a condizione che sia correttamente utilizzata.

tasso di scarica della batteria dell'automobile, a seconda della densità del

sua densità deve essere misurata ogni due settimane, e dovrebbe essere sempre registrata letture per riferimento futuro.

denso di elettrolita, il più acido che contiene e quanto più la batteria è carica.La densità della 1,300-1,280 g / cm3 indica una carica completa.Come regola generale, il seguente carica della batteria in misura diversa, a seconda della densità dell'elettrolito:

• 1,300-1,280 - completamente carica:
• 1,280-1,200 - più che mezzo vuoto;
• 1,200-1,150 - paga meno della metà;
• 1150 - quasi vuoto.

ha una batteria completamente carica prima di collegare la sua tensione di rete stradale di ciascuna cella è da 2.5 a 2.7 V. Non appena il carico è collegato, la tensione scende rapidamente a circa 2,1 V per tre o quattro minuti.Ciò si verifica a causa della formazione di un sottile strato di solfato di piombo sulla superficie delle piastre elettrodo negativo e un livello tra il perossido e il piombo metallico delle piastre positive.Il valore finale della tensione di cella dopo la connessione alla rete stradale è di circa 2,15-2,18 volt.

Quando la corrente comincia a fluire attraverso la batteria durante la prima ora di funzionamento, una caduta di tensione di 2 V a causa di un aumento della resistenza interna della cella a causa della formazione di grandi quantità di solfato, che riempie i pori delle piastre e la selezione della elettrolita acido.Poco prima dell'inizio del flusso di corrente e massima densità dell'elettrolito è 1,300 g / cm3.Dapprima, la depressione si verifica rapidamente, ma poi impostato uno stato di equilibrio tra la densità dell'acido vicino alla piastra e nel bulk dell'elettrolita, la selezione di elettrodi acido supportato dall'arrivo di nuove parti dalla parte principale del elettrolita acido.La densità media dell'elettrolita continua a diminuire costantemente sul rapporto di fig.sopra.Dopo una caduta di tensione iniziale decresce più lentamente, riducendo la sua velocità dipende dal carico della batteria.Tempo processo di scarica programma mostrato in Fig.seguito.Monitoraggio dello stato

di elettrolita batteria

utilizzata per determinare la densità del densimetro.Esso è composto da un tubo di vetro sigillato con un'estensione all'estremità inferiore, riempita di pallini di piombo o mercurio e la scala graduata dell'estremità superiore.Questa scala è contrassegnato da 1.100 a 1.300, con una varietà di valori intermedi, come mostrato in Fig.seguito.Se questo densimetro collocato nell'elettrolita, affonderà ad una certa profondità.Tuttavia, sarebbe spostare un certo volume di elettrolita, e quando viene raggiunta la posizione dell'equilibrio, il peso del volume spostato è uguale al peso di un densimetro.Poiché il peso specifico è il rapporto tra il peso di volume e peso del densimetro è noto, ciascun livello di immersione nella soluzione corrisponde ad una densità specifica.Alcuni idrometri hanno scale con i valori di densità, ma vengono indicate come "Charged", "La metà di scarico", "scarico completo" o simili.