diluat și acid sulfuric concentrat - este produse chimice, astfel important ca acestea produse în lume mai mult decât orice altă substanță.Bogăția economică a unei țări poate fi măsurată prin volumul de acid sulfuric produs în ea.Proces de disociere
acidului
sulfuric este utilizat sub formă de soluții apoase de diferite concentrații.Acesta suferă o reacție de disociere în două etape, producând H + ioni în soluție.
H2SO4 = H + + HSO4;
HSO4 = H + + SO4-2.Acid sulfuric
este un puternic, iar prima fază a disociere sale apare atât de rapid încât aproape toate decăderea moleculelor originale în H + -ions și HSO4 -1 -ions (hidrogen) în soluție.Recente dezintegra parțial în continuare, eliberând alți ioni și ioni H + lăsând sulfat (SO4-2) în soluție.Cu toate acestea, acid, fiind un acid slab, încă predomină într-o soluție de H + și SO4-2.Disociere sa completă apare numai atunci când densitatea de soluție de acid sulfuric este aproape de densitatea apei, r. S la mare diluție.
Proprietăți acid sulfuric
Este special în sensul că poate acționa ca un acid obișnuit sau un oxidant puternic - în funcție de temperatură și concentrația.O soluție diluată rece de acid sulfuric reacționează cu metalul activ pentru a produce o sare (sulfat), și degajarea de hidrogen.De exemplu, reacția dintre H2SO4 diluat rece (presupunând deplin două disociere) și metal zinc pare ca:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.
concentrat fierbinte acid sulfuric având o densitate de aproximativ 1.8 g / cm3, se poate acționa ca oxidant, reacția cu materiale care sunt inerte la acizi, în general, cum ar fi de exemplu cuprul metalic.În timpul reacției, cuprul este oxidat, și masa de acid se reduce pentru a forma o soluție de sulfat de cupru (II) în apă și dioxid de sulf gazos (SO2) în loc de hidrogen, ceea ce ar fi de așteptat prin reacția acidului cu metalul.
Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2 O.
Cum poate concentrația de soluții și-a exprimat
De fapt, concentrația de orice soluție poate fi exprimat în diferite moduri, dar concentrația de greutate mai utilizate pe scară largă.Ea arată numărul de grame de solutului în greutate sau volum de soluție sau solvent specific (de obicei 1000 g 1000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).În loc de masa, în grame o substanță poate lua cantitatea, exprimată în moli, - atunci concentrația molară a 1000 g sau 1 dm3 de soluția obținută.
cazul în care concentrația molară se determină în raport cu cantitatea de soluție nu, dar numai în solventul, se numește molality a soluției.Acesta este caracterizat prin independența temperaturii.Adesea concentrație greutate
indicată în grame per 100 grame de solvent.Înmulțind această cifră cu 100%, se prepară pe o procente în greutate (pe concentrație).Aceasta este metoda cea mai frecvent folosită este aplicată soluția de acid sulfuric.
Concentrația soluției de fiecare valoare determinată la o temperatură dată, acesta corespunde o greutate specifică (densitate, de exemplu acid sulfuric).Deci, uneori soluția este caracterizată prin aceasta.De exemplu, o soluție de H2SO4, caracterizat concentrație procentuală de 95,72%, o densitate de 1.835 g / cm3 la t = 20 ° CCum pentru a determina concentrația unei astfel de soluții este dat numai în cazul în care densitatea acidului sulfuric?Tabelul care această corespondență, este un accesoriu în orice manual de chimie pe general sau analitică.Exemplu de concentrare
conversie
încerca să treacă de la un mod de a exprima concentrația soluției la alta.Să presupunem că avem o soluție de H2SO4 în apă la o concentrație de 60% dobândă.Definim prima densitatea adecvată de acid sulfuric.Tabelul conține procente (prima coloană) și densitatea corespunzătoare a soluției apoase de H2SO4 (patra coloană) enumerate mai jos.
se determină valoarea dorită, care este egal cu 1.4987 g / cm3.Se calculează acum molaritatea acestei soluții.Pentru aceasta este necesar să se determine masa H2SO4 în 1 litru de soluție și numărul corespunzător de moli de acid.Volumul
, care ocupă 100 g de soluție stoc:
100 / 1.4987 = 66.7 ml.
Deoarece în 66,7 ml de 60% soluție conține 60 g de acid într-un litru de acesta va conține:
(60 / 66.7) x 1,000 = 899, '55 masă
molar al acidului sulfuriceste egal cu 98. Astfel, numărul de moli conținute în 899.55 g grame sale este egal:
899.55 / 98 = 9.18 mol.
densitate în funcție de concentrația acidului sulfuric este prezentată în Fig.jos.Utilizarea
de acid sulfuric
Este folosit în diverse industrii.În producția de fier și oțel este utilizat pentru curățarea suprafeței metalului înainte de a fi acoperit cu o altă substanță implicată în crearea coloranți sintetici, precum și alte tipuri de acizi, cum ar fi acidul clorhidric și acidul azotic.Acesta este, de asemenea, utilizată în producția de produse farmaceutice, îngrășăminte și explozibili, și încă mai este un reactiv important în îndepărtarea impurităților din industria de rafinare a petrolului.
Acest produs chimic este extrem de util în viața de zi cu zi, și este disponibil ca o soluție de acid sulfuric utilizat în baterii plumb acid (de exemplu, cei care sunt în mașini).O astfel de acid are în general o concentrație de la circa 30% până la 35% H2SO 4 de greutate, restul - apă.
Pentru multe aplicații de consum 30% H2SO4 va fi mai mult decât suficient pentru a satisface nevoile lor.Cu toate acestea, în industria și necesită o concentrație mult mai mare de acid sulfuric.De obicei, în procesul de producție, acesta devine primul suficient diluat și poluată de incluziuni organice.Acidul concentrat se obține în două etape: prima, a fost ajustat la 70%, iar apoi - într-o a doua etapă - se ridică la 96-98 la%, ceea ce este parametrul de limitare pentru producția viabilă economic.
densitate de acid sulfuric și o varietate
Deși acidul sulfuric aproape 99% poate fi un timp scurt la reflux, dar consecința pierderii SO3 la punctul de fierbere scade concentrația la 98.3%.In general, un indicator de variație de la 98% mai stabil la depozitare.Acizi grad comercial
variază în concentrația de interes, și pentru care aceste valori selectată la care cristalizarea temperatură scăzută.Acest lucru se face pentru a reduce pierderea de cristale de acid sulfuric în sediment timpul transportului și depozitării.Principalele soiuri sunt:
- turnuri (azot) - 75%. densitate de acid sulfuric în această clasă este 1670 kg / m3.Get lui așa-numitele.Metoda de azot în care materiile prime obținute în timpul de ardere a gazelor de cuptor care conține dioxid de sulf SO2, în turnuri căptușite (de unde și numele soiului) sunt tratate nitrozo (acest lucru este, de asemenea, H2SO4, dar cu oxizi de azot dizolvat).Ca urmare, face oxizi acizi și azot, care nu sunt consumate în procesul de, și a revenit la ciclul de producție.
- Contact - 92,5-98,0%.Acidul Densitatea sulfuric de 98% din clasa este egală cu 1836.5 kg / m3.Ia-l ca arderea unui gaz care conține SO2, iar procesul implică oxidarea dioxidului de la SO3 anhidrida la contactul (de unde și numele soiului), cu mai multe straturi de catalizator de vanadiu solid.
- Oleum - 104,5%. Densitatea sa este 1896.8 kg / m3.Această soluție de SO3 in H2SO4, în care primul component conține 20%, iar acidul - este 104.5%.
- de înaltă calitate oleum - 114,6% .Densitatea - 2002 kg / m3.
- baterie - 92-94%.
Cum bateria auto activitatea
de unul dintre cele mai populare dispozitive electrice se bazează în întregime pe procesele electrochimice care au loc în prezența unei soluții apoase de acid sulfuric.
baterie auto cuprinzând un electrolit acidului sulfuric diluat, și electrozi pozitivi și negativi sub forma mai multor planșe.Plăci pozitive sunt realizate dintr-un material roșu-brun - de dioxid de plumb (PbO2), și negativ - de gri plumb "spongios" (Pb).
Deoarece electrozii sunt realizate din plumb sau material cu plumb, acest tip de baterie este adesea menționată ca bateriile plumb-acide.E. Tensiunea de ieșire operabilitate, t. Se determină direct prin ceea ce densitatea acidului sulfuric în prezent (kg / m3 sau g / cm3), turnat în bateria ca electrolit.
Ce se întâmplă cu electrolitul în descărcare a bateriei
electrolit baterie plumb-acid este o soluție de stocare de acid sulfuric într-un apă distilată chimic pure, cu o concentrație de interes, la 30% din o încărcare completă.Acidul Net are o densitate de 1.835 g / cm3, electrolit - aproximativ 1.300 g / cm3.Când bateria este descărcată, apar reacții electrochimice IT, rezultând într-un electrolit ales dintre acid sulfuric.Densitatea de concentrația soluției depinde aproape proporțional, așa că ar trebui redusă datorită unei scăderi a concentrației de electrolit.
Atâta timp cât curentul de descărcare curge prin acidul bateriei lângă electrozii săi este utilizat pe scară largă, iar electrolitul devine mai diluat.Difuzia acizilor din întregul volum al electrolitului și electrozi plăcile suportă intensitate aproximativ constant de reactii chimice și, în consecință, tensiunea de ieșire.
La începutul descărcarea difuzarea de acid din placa electrolit este rapid, deoarece sulfatul rezultat cu pori încă înscrise în materialul activ de electrozi.Când sulfatul începe să se formeze și umple porii electrozilor, difuzia are loc mai lent.
teoretic posibil să continue să-și îndeplinească până când tot acidul nu a fost utilizat, iar electrolitul va fi compus din apă pură.Cu toate acestea, experiența arată că nivelul nu ar trebui să continue după densitatea electrolitului a scăzut la 1.150 g / cm3.
Atunci când densitatea scade la 1300 la 1150, ceea ce înseamnă că o mare parte sulfat s-a format în timpul reacției, și se umple porii din materialul activ pe plăcile, adică. E. Din soluția deja îndepărtat aproape toate acid sulfuric.Densitatea este proporțională cu concentrația dependent, și doar depinde de densitatea de încărcare a bateriei.Fig.de mai jos arată dependența densității de baterie electrolit.Schimbare
în densitatea electrolitului, cel mai bun mijloc de determinare a stării de descărcare a bateriei, cu condiția să fie utilizate în mod corespunzător.
rata de descărcare a bateriei auto, în funcție de densitatea electrolitului
Densitatea trebuie măsurată la fiecare două săptămâni, și ar trebui să fie înregistrate întotdeauna lecturi pentru referințe viitoare.
electrolit densă, cu atât mai acidul conține și mai mult bateria este încărcată.Densitatea în 1,300-1,280 g / cm3 indică o încărcare completă.Ca o regulă, următoarele diferit încărcare a bateriei de studii, în funcție de densitatea electrolitului:
- 1,300-1,280 - încărcat complet:
- 1,280-1,200 - mai mult de jumătate goale;
- 1,200-1,150 - taxat mai puțin de jumătate;
- 1150 - aproape gol.
au o baterie încărcată complet înainte de a conecta tensiunea de rețea de drumuri de fiecare celulă este de 2.5 - 2.7 V. De îndată ce este conectat sarcina, tensiunea scade rapid la aproximativ 2,1 V timp de trei sau patru minute.Acest lucru se întâmplă datorită formării unui strat subțire de sulfat de plumb pe suprafața plăcilor de electrozi negativi și un strat între peroxidul și conducerea metalică a plăcilor pozitive.Valoarea finală a tensiunii celulei după conectarea la rețeaua de drumuri este de aproximativ 2,15-2,18 volți.
Când curentul începe să curgă prin bateria în timpul primei ore de funcționare, o cădere de tensiune la 2 V, datorită rezistenței interne a crescut a celulei datorită formării unor cantități mari de sulfat, care umple porii plăcilor și selectarea electrolitului acidului.Cu puțin timp înainte de începerea fluxului de curent și densitatea maximă a electrolitului este 1.300 g / cm3.La prima, depresia apare rapid, dar apoi setați o stare de echilibru între densitatea acidului în apropierea plăcii și în cea mai mare parte a electrolitului, selectarea electrozi acide susținută de sosirea piese noi de partea principala a electrolitului acidului.Densitatea medie a electrolitului continuă să scadă constant asupra relației prezentată în Fig.sus.După o tensiune inițială scădere scade mai lent, reducând viteza depinde de încărcarea bateriei.Timp proces program de descărcare de gestiune prezentat în Fig.jos.Monitorizarea stării
bateriei electrolit
folosită pentru a determina densitatea hidrometrul.Acesta este compus dintr-un tub de sticlă etanșat cu o extensie la capătul inferior, umplut cu alice de plumb sau mercur și scara gradată a capătului superior.Această scală este marcată din 1100 până la 1300, cu o varietate de valori intermediare, așa cum este prezentat în Fig.jos.Dacă această hidrometru plasat în electrolit, se va scufunda la o anumită adâncime.Cu toate acestea, el se va deplasa către un anumit volum de electrolit, iar când se ajunge la poziția de echilibru, greutatea volumului deplasat este egală cu greutatea unui hidrometru.Deoarece greutatea specifică este raportul dintre greutatea sa la volum, și greutatea hidrometrul este cunoscută, fiecare nivel de imersiune în soluție corespunde unei densități specifice.Unele Umezeatametri au scale cu valorile densității, dar sunt marcate de "taxat", "Jumătate din descărcarea de gestiune", "descărcare de gestiune complet" sau altele asemenea.
