verdund en geconcentreerd zwavelzuur - het zo belangrijke chemische producten die ze geproduceerd in de wereld meer dan welke andere stof.De economische rijkdom van een land kan worden gemeten door de hoeveelheid geproduceerde zwavelzuur daarin.
dissociatieproces
Zwavelzuur wordt gebruikt in de vorm van waterige oplossingen met verschillende concentraties.Het ondergaat een dissociatiereactie in twee fasen produceren H + ionen in oplossing.
H2SO4 = H + + HSO4-;
HSO4- = H + + SO4-2.
Zwavelzuur is een sterk, en de eerste fase van de dissociatie plaatsvindt zo snel dat vrijwel alle oorspronkelijke moleculen verval in H + -ionen en HSO4 -1 ionen (waterstof) in de oplossing.Recent gedeeltelijk verder desintegreren vrijgeven andere ionen en H + ionen verlaten sulfaat (SO4-2) in de oplossing.Echter, waterstofsulfaat, zijnde een zwak zuur, heerst nog in een oplossing van H + en SO4-2.De volledige dissociatie treedt alleen op wanneer de dichtheid van de zwavelzuuroplossing dicht bij de dichtheid van water, r. S bij hoge verdunning.
Properties zwavelzuur
Het is speciaal in die zin dat het kan fungeren als een gewone zuur of een sterk oxidatiemiddel - afhankelijk van de temperatuur en concentratie.Een koud verdund zwavelzuur reageert met het actieve metaal in een zout (sulfaat) en waterstofgas evolutie produceren.Bijvoorbeeld, de reactie tussen koude verdunde H2SO4 (speelt zijn twee full-dissociatie) en zinkmetaal kijkt:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.
heet geconcentreerd zwavelzuur met een dichtheid van ongeveer 1,8 g / cm3, kan het optreden als een oxidant, laten reageren met materiaal dat doorgaans inert zuren, zoals bijvoorbeeld metallisch koper.Tijdens de reactie wordt de koperen geoxideerd, en de massa zuur gereduceerd tot een oplossing van kopersulfaat (II) in water en gasvormig zwaveldioxide (SO2) in plaats van waterstof, die zou worden verwacht door reactie van het zuur met het metaal vormen.
Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2 O.
Hoe kan de concentratie van oplossingen uitgedrukt
In feite is de concentratie van elke oplossing kan worden uitgedrukt in verschillende manieren, maar de meest gebruikte gewichtsconcentratie.Het toont het aantal gram van de opgeloste stof in soortelijk gewicht of volume van de oplossing of oplosmiddel (typisch 1000 g 1000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).In plaats van de massa in gram van een stof kan de hoeveelheid af te nemen, uitgedrukt in molen, - vervolgens de verkregen molaire concentratie van 1000 g of 1 dm3 oplossing.
Als de molaire concentratie wordt bepaald in verhouding tot de hoeveelheid oplossing niet, maar alleen het oplosmiddel, wordt het de molaliteit van de oplossing.Het wordt gekenmerkt door de onafhankelijkheid van de temperatuur.Vaak aangeduid
gewicht in g per 100 g oplosmiddel.Dit getal te vermenigvuldigen met 100%, is het voorbereid op een gewicht procent (per concentratie).Dit is de meest gebruikte methode wordt toegepast op de zwavelzuuroplossing.
Concentratie van elk bepaald bij een bepaalde temperatuurwaarde, het correspondeert een soortelijk gewicht (dichtheid, bijvoorbeeld zwavelzuur).Dus soms de oplossing wordt gekenmerkt door het.Bijvoorbeeld, een oplossing van H2SO4 kenmerk percentage concentratie van 95,72%, een dichtheid van 1,835 g / cm3 bij t = 20 ° CHoe de concentratie van zo'n oplossing vast wordt alleen gegeven als de dichtheid van zwavelzuur?De tabel met deze correspondentie, is een vaste waarde in een leerboek over algemene of analytische chemie.
Conversion bijvoorbeeld concentratie
proberen om van de ene manier om de concentratie van de oplossing naar de andere.Veronderstel dat we een oplossing van H2SO4 in water tot een concentratie van 60% interest.We hebben eerst de bruikbare hoeveelheid zwavelzuur definiëren.Tabel met percentages (eerste kolom) en de overeenkomstige dichtheid van de waterige oplossing van H2SO4 (vierde kolom) hieronder.
bepaalt de gewenste waarde is gelijk aan 1,4987 g / cm3 is.We berekenen de molariteit van deze oplossing.Hiervoor is het noodzakelijk om de massa van H2SO4 bepalen 1 liter oplossing en het overeenkomstige aantal molen zuur.
volume, dat 100 g voorraad oplossing te bezetten:
100 / 1,4987 = 66,7 ml.
Aangezien in 66,7 ml 60% oplossing bevat 60 g van het zuur in 1 liter zal bevatten:
(60 / 66,7) x 1000 = 899, '55
Mol massa zwavelzuuris gelijk aan 98. Vandaar dat het aantal molen in 899,55 gram gram zijn gelijk aan:
899,55 / 98 = 9,18 mol.
dichtheid als functie van de concentratie van zwavelzuur wordt getoond in Fig.hieronder.
gebruik van zwavelzuur
Het wordt gebruikt in diverse industrieën.Bij de productie van ijzer en staal gebruikt voor het reinigen van het oppervlak van het metaal voordat het wordt bedekt met een andere stof die bij de creatie van synthetische kleurstoffen en andere zuren, zoals zoutzuur en salpeterzuur.Het wordt ook gebruikt bij de productie van geneesmiddelen, meststoffen en explosieven, en is nog steeds een belangrijk reagens in het verwijderen van verontreinigingen uit de olieraffinage-industrie.
Deze chemische stof is zeer nuttig in het dagelijkse leven, en is gemakkelijk beschikbaar als een oplossing van zwavelzuur in lood-zuur-accu's (bijvoorbeeld degenen die in auto's).Dergelijke zuur in het algemeen een concentratie van ongeveer 30% tot 35% H2SO 4 gewichtsprocent, waarbij de rest - water.
Voor veel consumenten toepassingen 30% H2SO4 zal meer dan genoeg zijn om hun behoeften te voldoen.In de industrie en het vereist een veel hogere concentratie van zwavelzuur.Kenmerkend in het productieproces, het eerst wordt voldoende verdund en verontreinigd door organische insluitsels.Geconcentreerd zuur wordt verkregen in twee stappen: eerst werd ingesteld op 70%, en - in een tweede stap - wordt verhoogd tot 96-98%, hetgeen de beperkende parameter voor economisch rendabele.
dichtheid van zwavelzuur en verschillende
Hoewel bijna 99% zwavelzuur kort onder terugvloeikoeling zijn, maar het daaruit voortvloeiende verlies van SO3 bij het kookpunt verlaagt de concentratie 98,3%.In het algemeen, een indicator van variatie van 98% stabieler bij opslag.
commerciële rang zuren variëren in de concentratie van belang zijn, en waarvoor zij die waarden geselecteerd waarop de lage temperatuur kristallisatie.Dit wordt gedaan om het verlies van zwavelzuur kristallen in het sediment tijdens transport en opslag te verminderen.De belangrijkste rassen zijn:
- torens (lachgas) - 75%. dichtheid zwavelzuur in deze klasse is 1670 kg / m3.Pak zijn zogenaamde.nitrous werkwijze waarbij de verkregen grondstoffen tijdens het bakken ovengastemperaturen bevattende zwaveldioxide SO2, in gevoerde torens (vandaar de naam van de variëteit) behandeld nitroso (dit is ook H2SO4, maar met opgeloste stikstofoxiden).Daardoor maakt zuur en stikstofoxiden die niet worden verbruikt bij het verwerken en terug naar de productiecyclus.
- Contact - 92,5-98,0%.Dichtheid zwavelzuur van 98% van de klasse is gelijk aan 1836,5 kg / m3.Haal het zo het afvuren van een gas dat SO2, en de werkwijze omvat de oxidatie van dioxide anhydride SO3 het contactoppervlak (vandaar de naam van de variëteit) met meerdere lagen van vaste vanadium katalysator.
- Oleum - 104,5%. De dichtheid 1896,8 kg / m3.Deze oplossing SO3 in H2SO4, waarbij de eerste component 20% en zuur - is 104,5%.
- hoogwaardige oleum - 114,6% .De dichtheid - 2002 kg / m3.
- batterij - 92-94%.
Hoe werkt de auto-accu
werk van één van de meest populaire elektrische apparaten is volledig gebaseerd op de elektrochemische processen die plaatsvinden in aanwezigheid van een waterige oplossing van zwavelzuur.
autobatterij omvattende een verdund zwavelzuur elektrolyt, en positieve en negatieve elektroden in de vorm van verschillende platen.Positieve platen zijn gemaakt van een roodbruine materiaal - lood dioxide (PbO2), en negatieve - van grijze "sponsachtig" lood (Pb).
Omdat de elektroden zijn gemaakt van lood of lood materiaal, wordt dit type batterij vaak aangeduid als lood-zuur batterijen.De bediening, t. E. De uitgangsspanning wordt direct bepaald door wat de nog zwavelzuur dichtheid (kg / m3 of g / cm3), in de batterij als elektrolyt gegoten.
Wat gebeurt er met de elektrolyt in de ontlading van de accu
elektrolyt lood-zuur batterij is een storage oplossing van zwavelzuur in een chemisch zuiver gedestilleerd water met een concentratie van de rente op 30% van de volledige lading.Net zuur een dichtheid van 1,835 g / cm3, elektrolyt - ongeveer 1,300 g / cm3.Wanneer de batterij wordt ontladen, dat elektrochemische reacties plaatsvinden, wat resulteert in een elektrolyt gekozen uit zwavelzuur.De dichtheid van de concentratie van de oplossing hangt bijna evenredig, dus het moet worden verlaagd als gevolg van een afname van de elektrolytconcentratie.
Zolang de ontlaadstroom stroomt door de accuzuur nabij de elektroden wordt veel gebruikt, en de elektrolyt wordt meer verdund.Verspreiding van zuren uit het gehele volume van de elektrolyt en elektrodeplaten ondersteunt ongeveer konstante intensiteit van chemische reacties en daarmee de uitgangsspanning.
Aan het begin van de afvoer van het zuur diffusie in de elektrolyt plaat snel omdat de resulterende sulfaat met nog gescoord poriën in het actieve materiaal van de elektroden.Wanneer het sulfaat begint te vormen en vullen de poriën van de elektroden, de diffusie plaatsvindt langzamer.
theoretisch mogelijk blijven ontladen totdat al het zuur niet werd gebruikt, en het elektrolyt wordt van zuiver water.De ervaring leert echter dat het niveau niet moet worden voortgezet nadat de elektrolyt dichtheid is gedaald tot 1,150 g / cm3.
Wanneer de dichtheid daalt van 1300 tot 1150, waardoor zoveel sulfaat in de reactie werd gevormd, en vult de poriën in het actieve materiaal op de platen, bijv. E. Uit de reeds verwijderd bijna alle zwavelzuuroplossing.De dichtheid is evenredig met de concentratie afhankelijke en alleen afhankelijk van de dichtheid van de batterij.Fig.toont de afhankelijkheid van de dichtheid van de elektrolyt.
verandering in de dichtheid van de elektrolyt, het beste middel van het vaststellen van de toestand van de ontlading van de accu, mits het goed wordt gebruikt.
autobatterij ontlading, afhankelijk van de dichtheid van de elektrolyt
De dichtheid moet worden gemeten om de twee weken, en moeten altijd worden opgenomen lezingen voor toekomstig gebruik.
dichter elektrolyt, hoe zuurder het bevat en hoe meer de batterij is opgeladen.De dichtheid in de 1,300-1,280 g / cm3 duidt op een volledige lading.In de regel, de volgende verschillende mate batterij, afhankelijk van de dichtheid van de elektrolyt:
- 1,300-1,280 - volledig opgeladen:
- 1,280-1,200 - meer dan de helft leeg;
- 1,200-1,150 - geladen minder dan de helft;
- 1150 - bijna leeg.
hebben een volledig opgeladen batterij voordat u het wegennet spanning van elke cel is 2,5-2,7 V. Zodra de belasting is aangesloten, de spanning daalt snel tot ongeveer 2,1 V voor drie of vier minuten.Dit gebeurt door de vorming van een dunne laag loodsulfaat op het oppervlak van de negatieve elektrode platen en een laag tussen het peroxide en de metalen leiding van de positieve platen.De eindwaarde van de celspanning nadat de aansluiting op het wegennet ongeveer 2,15-2,18 volt.
Wanneer stroom begint door de batterij stroomt tijdens het eerste uur werken, een spanningsverlies tot 2 V gevolg van verhoogde inwendige weerstand van de cel als gevolg van de vorming van grote hoeveelheden sulfaat, waarbij de poriën van de platen en de keuze van het zuur elektrolyt vult.Kort voor het begin van de stroom en de maximale densiteit van de elektrolyt 1,300 g / cm3.Aanvankelijk zijn depressie snel plaats, maar vervolgens een evenwichtstoestand tussen de dichtheid van zure nabij de plaat en in de bulk van de elektrolyt, de keuze van zure elektrodes ondersteund door de komst van nieuwe onderdelen van het grootste deel van het zuur elektrolyt.De gemiddelde dichtheid van de elektrolyt gestaag dalen van de verhouding getoond in Fig.hierboven.Na een aanvankelijke daling voltage daalt langzamer, waardoor de snelheid afhankelijk van de belasting van de batterij.Tijdschema ontlading proces in Fig.hieronder.
status van monitoring van accuzuur
gebruikt om de dichtheid van de hydrometer te bepalen.Het bestaat uit een afgesloten glazen buis met een uitbreiding aan de onderzijde, gevuld met hagel of kwik en de schaalverdeling van het boveneinde.Deze schaal wordt beoordeeld van 1100 tot 1300 met verschillende tussenliggende waarden, zoals getoond in Fig.hieronder.Indien hydrometer geplaatst in de elektrolyt zal zinken tot een bepaalde diepte.Hij zou echter een bepaald volume van de elektrolyt verplaatsen, en wanneer de positie van het evenwicht is bereikt, het gewicht van het verplaatste volume gelijk is aan het gewicht van een hydrometer.Aangezien de dichtheid is de verhouding van het gewicht tot volume en gewicht van de hydrometer bekend, elk niveau van onderdompeling in de oplossing deze overeenkomt met een bepaalde dichtheid.Sommige hydrometers hebben schalen met de waarden van de dichtheid, maar worden gekenmerkt door "Charged", "De helft van de lozing", "Full discharge" of iets dergelijks.
