rozcieńczonego i stężonego kwasu siarkowego - to jest tak ważne, że produkty chemiczne produkowane w świecie bardziej niż innych substancji.Bogactwo gospodarczy kraju można mierzyć wielkości wytwarzanego kwasu siarkowego w nim.Proces dysocjacji
kwas siarkowy stosuje się w postaci wodnych roztworów o różnych stężeniach.To poddaje się reakcji dysocjacji w dwóch etapach wytwarzania jonów H + w roztworze.
H2SO4 = H + + HSO4-;
HSO4- = H + + SO4-2.Kwas siarkowy jest
silna, a pierwszy etap jego dysocjacji następuje tak szybko, że prawie wszystkie rozpadu w jony H + i HSO4 -1 (jony wodoru) w roztworze cząsteczek oryginalne.Najnowsze częściowo rozpada się dalej, uwalniając inne jony H + i jonu pozostawiając siarczan (SO4-2) w roztworze.Jednakże, wodorosiarczan, jest kwasem słabym, trwa nadal w roztworze H + i SO4-2.Jej całkowite odłączenie odbywa się tylko wtedy, gdy gęstość roztworu kwasu siarkowego jest zbliżona do gęstości wody, R, S, przy dużym rozcieńczeniu.
kwas siarkowy
jest szczególny w tym sensie, że może działać jako kwas zwykłych lub silnego utleniacza - w zależności od temperatury i stężenia.Zimny roztwór rozcieńczony kwas siarkowy reaguje z aktywnym metalem w celu wytworzenia soli (siarczan) i wydzielanie gazowego wodoru.Na przykład, reakcję pomiędzy zimnym rozcieńczonym H2SO4 (przy założeniu pełnego dwu- dysocjacji) i metaliczny cynk wygląda następująco:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.
gorący stężony kwas siarkowy o gęstości około 1,8 g / cm3, może on działać jako utleniacza, poddaje się reakcji z materiałów, które są na ogół obojętne z kwasami, takimi jak na przykład miedź metaliczną.Podczas reakcji miedzi utlenia się, a masa kwas redukuje się z wytworzeniem roztworu siarczanu miedzi (II) w wodzie i gazowego ditlenku siarki (SO2) zamiast wodoru, które są wymagane przez reakcję kwasu z metalem.
Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2 O.
Jak stężenie roztworów wyrażone
W istocie, stężenie każdego roztworu może być wyrażone w różnych sposobów, ale najczęściej stosuje się stężenie wagowe.Pokazuje ilość gramów substancji rozpuszczonej w określonej masie lub objętości roztworu lub z rozpuszczalnikiem (typowo 1000 g 1,000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).Zamiast masy w gramach substancji może przyjmować wielkość, wyrażoną w molach, - następnie otrzymany stężenie molowe 1000 g lub 1 dm3 roztworu.
Jeśli stężenie molowe jest określona w odniesieniu do ilości roztworu nie, a tylko w rozpuszczalniku, to jest nazywany molalność rozwiązania.Charakteryzuje się niezależności od temperatury.Często stężenie wagowe
podano w gramach na 100 gramów rozpuszczalnika.Pomnożenie tej liczby przez 100%, to otrzymuje się w procentach wagowych (na stężenie).Metoda ta jest najczęściej stosowana jest stosowana do roztworu kwasu siarkowego.Stężenie roztworu
każdej wartości ustalonej w danej temperaturze, co odpowiada gęstości (gęstość, na przykład kwasu siarkowego).Czasami więc rozwiązanie charakteryzuje się tym.Na przykład, roztwór H2SO4, znamienny stężenia procentowego 95.72%, gęstość 1,835 g / cm3, w czasie t = 20 ° CSposób określania stężenia takiego rozwiązania podano tylko w przypadku gęstości kwasu siarkowego?Tabela dając tej korespondencji, jest stałym elementem w każdym podręcznika chemii ogólnej i analitycznej.Przykładem stężenie
Konwersja
spróbować przejść z jednego sposobu wyrażania stężenia roztworu do drugiego.Zakładamy, że mamy roztwór H2SO4 w wodzie do stężenia 60% zainteresowania.Najpierw zdefiniować odpowiednią gęstość kwasu siarkowego.Tabeli zawierającej wartości procentowe (pierwsza kolumna) i odpowiedni gęstość wodnego roztworu H2SO4 (czwartej kolumnie), wymienionych poniżej.
określa żądaną wartość, równą 1,4987 g / cm3.Teraz obliczyć stężenie molowe tego roztworu.W tym celu konieczne jest, aby ustalić masę H2SO4 w 1 litrze roztworu, a odpowiadającej liczbie moli kwasu.Objętość
, które zajmują 100 g roztworu:
100 / 1.4987 = 66,7 ml.
Ponieważ w 66,7 ml 60% roztworu zawiera 60 g kwasu w 1 litrze to zawiera:
(60 / 66,7) x 1000 = 899, '55
masa cząsteczkowa kwasu siarkowegojest równy 98. Tak więc, liczba moli zawarte w 899.55 g swoich g wynosi:
899,55 / 98 = 9,18 mol.
gęstości w zależności od stężenia kwasu siarkowego, jest pokazany na fig.poniżej.
stosowanie kwasu siarkowego
Jest on stosowany w różnych gałęziach przemysłu.W produkcji żelaza lub stali są używane do czyszczenia powierzchni metali przed pokryte inną substancją udział w tworzeniu barwników syntetycznych, jak również innych typów kwasów, takich jak kwas solny i kwas azotowy.Jest on również stosowany do produkcji leków, nawozami i materiałów wybuchowych i jest ważnym reagent w usuwaniu zanieczyszczeń z przemysłu rafineryjnego ropy naftowej.
Substancja ta jest bardzo użyteczna w codziennym życiu, i jest łatwo dostępny w postaci roztworu kwasu siarkowego w akumulatorach ołowiowo-kwasowych (na przykład tych, które znajdują się w samochodach).Kwas taki ma na ogół o stężeniu od około 30% do 35%, H2SO 4 wagowo, saldo - woda.
Dla wielu zastosowań konsumenckich 30% H2SO4 będzie więcej niż wystarczająco, aby zaspokoić ich potrzeby.Jednakże, w przemyśle i wymaga znacznie wyższego stężenia kwasu siarkowego.Zwykle, w procesie wytwarzania, najpierw otrzymuje wystarczająco rozcieńczony, a zanieczyszczony inkluzji organicznych.Stężony kwas otrzymuje się w dwóch etapach: Po pierwsze, skorygowano do 70%, a następnie - w drugim etapie - podnosi się do 96-98%, co jest parametrem ograniczającym ekonomicznie opłacalnej produkcji.
gęstości kwasu siarkowego i różnych
Chociaż prawie 99% kwas siarkowy, może być przez krótki czas pod chłodnicą zwrotną, lecz w konsekwencji utrata SO3 w temperaturze wrzenia obniża stężenie 98,3%.Ogólnie, wskaźnik zmienności od 98%, bardziej stabilne w czasie przechowywania.
kwasy jakości handlowej różnią się w interesującym stężeniu, a dla których wybrano te wartości, w którym niska temperatura krystalizacji.Ma to na celu zmniejszenie strat kryształów kwasu siarkowego w osadzie w czasie transportu i składowania.Główne odmiany:
- wieże (azotu) - 75%. gęstości kwasu siarkowego w tej klasy jest 1670 kg / m3.Zdobądź jego tzw.Sposób azotu, w którym uzyskane surowców podczas wypalania pieca gaz zawierający dwutlenek siarki SO2 w wyłożonych wież (stąd nazwa odmiany) są traktowane nitrozowych (to jest H2SO4, ale z rozpuszczonych tlenków azotu).W wyniku tego, powoduje się tlenki kwasowe i azotu, które nie są wykorzystywane w tym procesie, i zawraca się do obiegu produkcyjnego.
- Kontakt - 92,5-98,0%.Gęstość kwasu siarkowego 98% w klasie wynosi 1836.5 kg / m3.Pobierz jako odpalania z gazu zawierającego SO2, a proces obejmuje utlenianie dwutlenku bezwodnika SO3 w jego kontakcie (stąd nazwa odmiany) z wielu warstw katalizatora wanadu stałej.
- Oleum - 104,5%. Jego gęstość wynosi 1896.8 kg / m3.Ten roztwór SO3, H2SO4, w którym pierwszy składnik zawiera 20% i kwas - to 104,5%.
- wysokiej jakości oleum - 114,6% .Jej gęstość - 2002 kg / m3.
- baterii - 92-94%.
Jak akumulatora
pracy jednym z najbardziej popularnych urządzeń elektrycznych w pełni na podstawie procesów elektrochemicznych zachodzących w obecności wodnego roztworu kwasu siarkowego.
akumulatorów samochodowych zawierający rozcieńczony elektrolit kwas siarkowy, oraz dodatnie i ujemne elektrody w postaci kilku arkuszy.Pozytywne Płyty wykonane są z czerwonawo-brązowym materiałem - z dwutlenku ołowiu (PbO2) i negatywne - z szarego "gąbczasty" ołowiu (Pb).
Ponieważ elektrody są wykonane z ołowiu lub materiału ołowiowej, ten typ akumulatora jest często określany jako akumulatorów ołowiowo-kwasowych.Jej funkcjonalność, t. E. Napięcie wyjściowe jest bezpośrednio określony przez to, co aktualnie gęstość kwas siarkowy (kg / m3 g / cm3), wlano do akumulatora jako elektrolit.
Co się dzieje z elektrolitem w rozładowaniem baterii
elektrolitu akumulatora kwasowo-ołowiowego jest rozwiązaniem do przechowywania kwasu siarkowego w chemicznie czystej wody destylowanej o stężeniu 30% odsetek od pełnego naładowania.Kwas netto ma gęstość 1,835 g / cm3, elektrolitu - około 1.300 g / cm3.Gdy bateria jest rozładowana, zdarzy reakcje elektrochemiczne, w wyniku wybranego z grupy obejmującej kwas siarkowy elektrolitu.Gęstość od stężenia roztworu zależy prawie proporcjonalnie, więc powinien on być zmniejszona ze względu na zmniejszenie stężenia elektrolitu.
dopóki prąd rozładowania przepływa w akumulatorze w sąsiedztwie elektrody jest powszechnie używane, a elektrolit jest bardziej rozcieńczony.Dyfuzja kwasów z całej objętości płyty elektrolitu i elektrod umożliwia w przybliżeniu stałe natężenie reakcji chemicznej, a zatem napięcia wyjściowego.
Na początku wyładowania dyfuzji kwasów w płytce elektrolitu jest szybkie ze względu na wynikające z siarczanu jeszcze łącznie porów w aktywny materiał elektrod.Gdy siarczan zaczyna tworzyć i wypełnienie porów elektrod dyfuzji odbywa się wolniej.
teoretycznie możliwe, aby kontynuować aż do całkowitego rozładowania kwas nie był używany, a elektrolit będzie składać się z czystej wody.Doświadczenie pokazuje jednak, że poziom nie powinien trwać po gęstość elektrolitu spadł do 1,150 g / cm3.
Gdy gęstość przypada od 1,300 do 1,150, co oznacza, że większość siarczanu tworzy się podczas reakcji, i wypełnia pory w aktywny materiał na płyty, tj. E z roztworu usuwa się już prawie cały kwas siarkowy.Gęstość jest wprost proporcjonalna do stężenia zależny i zależy tylko od gęstości ładunku baterii.Fig.poniżej pokazuje zależność gęstości elektrolitu.
zmiana gęstości elektrolitu, najlepszym sposobem określania stanu rozładowania baterii, pod warunkiem, że jest właściwie stosowany.
stopa rozładowania akumulatora, w zależności od gęstości
elektrolituJej gęstość powinna być mierzona co dwa tygodnie, i zawsze powinny być rejestrowane odczyty na przyszłość.
gęstsze elektrolitu, tym bardziej, że zawiera kwas, a tym bardziej, że bateria jest naładowana.Gęstość w 1,300-1,280 g / cm3 wskazuje pełne naładowanie.Co do zasady, następującą inny stopień naładowania baterii, w zależności od gęstości elektrolitu:
- 1,300-1,280 - w pełni naładowana:
- 1,280-1,200 - więcej niż w połowie pusta;
- 1,200-1,150 - opłata w wysokości mniej niż połowę;
- 1.150 - prawie pusty.
mają w pełni naładowany akumulator przed podłączeniem jej napięcie sieci drogowej każdej komórki wynosi od 2,5 do 2,7 V. Gdy jest podłączone obciążenie, napięcie szybko spada do około 2,1 V dla trzech lub czterech minut.Dzieje się tak z uwagi na tworzenie się cienkiej warstwy siarczanu ołowiu na powierzchni płyt ujemnych elektrod a warstwą pomiędzy nadtlenku wodoru i metalu ołowiu z płyt dodatnich.Ostateczna wartość napięcia ogniwa po podłączeniu do sieci dróg wynosi około 2,15-2,18 volt.
Gdy prąd zaczyna płynąć przez akumulatora podczas pierwszej godziny po operacji, a spadek napięcia na 2 V ze względu na wzrost wewnętrznej rezystancji ogniwa z powodu powstawania dużych ilości siarczanu, który wypełnia pory płyty, a wybór elektrolitu kwasowego.Krótko przed rozpoczęciem przepływu prądu i maksymalnej gęstości elektrolitu wynosi 1,300 g / cm3.Po pierwsze, depresji następuje szybko, ale następnie ustawić stanie równowagi między gęstością kwasu pobliżu płyty oraz w dużych ilościach elektrolitu, wybór elektrod kwasu obsługiwane przez przybycie nowych części od głównej części elektrolitu kwasowego.Średnia gęstość elektrolitu nadal maleje stale w związku przedstawionym na rysunku.powyżej.Po początkowej spadek napięcia maleje wolniej, zmniejszając jego prędkość zależy od obciążenia akumulatora.Proces rozładowania harmonogram pokazano na rys.poniżej.Monitorowanie stanu
elektrolitu akumulatora
wykorzystywane do określania gęstości hydrometr.Składa się ona z zamkniętej rurce szklanej z rozszerzeniem na dolnym końcu, wypełnionego ołowiem śrutu lub rtęci, a stopniowanej skali górnym końcu.Skala ta jest oznaczona od 1100 do 1300 z różnych wartości pośrednie, jak pokazano na rysunku.poniżej.Jeśli to areometr umieszczone w elektrolicie, to opadają na pewną głębokość.Jednak on przemieścić pewną ilość elektrolitu, a po osiągnięciu położenia równowagi, przy czym masa przesuniętej objętość jest równa ciężarowi hydrometr.Ponieważ gęstość jest stosunek jego masy do objętości i masy hydrometru jest znany, każdy poziom zanurzenia w roztworze odpowiada określonej gęstości.Niektóre densymetry mają łuski z wartościami gęstości, ale oznaczone są "naładowane", "Połowa absolutorium", "rozładowywania" lub podobnym.
