zriedenej a koncentrovanej kyseliny sírovej - je to tak dôležité chemické produkty, ktoré sú vyrobené na svete, viac ako iné látky.Ekonomická bohatstvo krajiny, môže byť meraná objemom vyrobenej kyseliny sírovej v tom.Disociačná proces
kyselina
sírová sa používa v podobe vodných roztokov o rôznych koncentráciách.Prechádza disociačná reakcii v dvoch stupňoch, produkujúce ióny H + v roztoku.
H2SO4 = H + + HSO4-;
HSO4- = H + + SO4-2.Kyselina sírová
je silná, a prvá fáza jeho rozkladu dochádza tak rýchlo, že takmer všetci z pôvodných molekúl úpadku do H + -ionty a HSO4 -1 -ionty (vodík) v roztoku.Nedávna čiastočne ďalej sa rozpadajú, uvoľnenie ďalšej ióny a H + iónov opustenie sulfát (SO4-2) v roztoku.Avšak, hydrogensulfát, že slabá kyselina, pretrváva v roztoku H + a SO4-2.Jeho úplné disociácia dochádza iba vtedy, keď je hustota roztoku kyseliny sírovej je v blízkosti hustote vody, r. S pri vysokom zriedení.
Properties kyselina sírová
je zvláštny v tom zmysle, že môže pôsobiť ako bežné kyseliny alebo silné oxidačné činidlo - v závislosti na teplote a koncentráciu.Studený zriedený roztok kyseliny sírovej reaguje s aktívnym kovom za vzniku soli (síran), a vývoj plynného vodíka.Napríklad, reakcia medzi studenej zriedenej H2SO4 (za predpokladu, že plne dva-disociácia), a kovový zinok vyzerá:
Zn + H2SO4 = ZnSO 4 + H2.
horúcej koncentrovanej kyseline sírovej, ktoré majú hustotu asi 1,8 g / cm3, môže pôsobiť ako oxidačné činidlo, sa nechá reagovať s materiálmi, ktoré sú všeobecne inertné voči kyselinám, ako sú napríklad kovové medi.V priebehu reakcie, meď sa oxiduje, a hmota kyseliny sa redukuje za vzniku roztoku síranu meďnatého (II), vo vode a plynný oxid siričitý (SO2) namiesto vodíka, ktoré by sa dalo očakávať reakciou kyseliny s kovom.
Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2 O.
Ako je možné, že koncentrácia roztokov vyjadrená
V skutočnosti je koncentrácia akéhokoľvek roztoku sa môže vyjadriť rôznymi spôsobmi, ale najpoužívanejšie hmotnostné koncentrácie.To ukazuje počet gramov rozpustenej látky v špecifickej hmotnosti alebo objemu roztoku alebo rozpúšťadla (zvyčajne 1000 g 1000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).Namiesto toho, aby hmotnosti v gramoch danej látky môže mať množstvo, vyjadrené v mólach, - potom sa získaný molárna koncentráciu 1000 g alebo 1 dm3 roztoku.
Ak je molárna koncentrácia stanovuje vo vzťahu k množstvu riešenie nie je, ale len do rozpúšťadla, to je nazývané molarita roztoku.Je charakterizovaná nezávislosti teplote.Často koncentrácia
hmotnosť uvedená v gramoch na 100 gramov rozpúšťadlá.Vynásobením toto číslo o 100%, je pripravená na hmotnostných percent (na koncentrácii).Ide o metódu najčastejšie používané je aplikovaný na roztoku kyseliny sírovej.
roztok Koncentrácia každej hodnoty stanovené pri danej teplote, to zodpovedá špecifickú hmotnosť (hustota, napríklad kyseliny sírovej).Takže niekedy riešenie sa vyznačuje tým.Napríklad, roztok H2SO4, vyznačujúci sa percentuálnej koncentrácie 95.72%, hustotu 1,835 g / cm3 pri t = 20 ° C,Ako stanovenie koncentrácie takéhoto riešenia je uvedený len vtedy, ak je hustota kyseliny sírovej?Tabuľkou, v ktorej je táto korešpondencia, je pevnou súčasťou akejkoľvek učebnici na všeobecné alebo analytickej chémie.Príkladom koncentrácia
Conversion
pokúsite presunúť z jedného spôsobu vyjadrovania koncentrácie roztoku k druhému.Predpokladajme, že máme roztoku H2SO4 vo vode na koncentráciu 60% záujmu.Prvý Definujeme vhodnú hustotu kyseliny sírovej.Tabuľka obsahujúca percenta (prvý stĺpec) a príslušná hustota vodného roztoku H2SO4 (štvrtý stĺpec) sú uvedené nižšie.
určuje požadovanú hodnotu, ktorá je rovná 1,4987 g / cm3.Teraz vypočítať molarita tohto roztoku.K tomu je potrebné, aby určenie hmotnosti H2SO4 v 1 litri roztoku a zodpovedajúce počtu molí kyseliny.
objem, ktorý zaberajú 100 g zásobného roztoku:
100 / 1.4987 = 66,7 ml.
Vzhľadom k tomu, v 66,7 ml 60% roztoku obsahuje 60 g kyseliny v 1 litri, že bude obsahovať:
(60 / 66,7) x 1000 = 899, '55
molekulovej hmotnosti kyseliny sírovejje rovný 98. Preto je počet molí obsiahnuté v 899.55 g svojich gramov rovná:
899,55 / 98 = 9,18 mol.
hustoty ako funkcia koncentrácie kyseliny sírovej, je znázornený na obr.nižšie.
použitie kyseliny sírovej
To sa používa v rôznych priemyselných odvetviach.Pri výrobe železa a ocele sa používa na čistenie povrchu kovu pred tým, než je pokrytá s inou látkou, ktorá sa pri vytváraní syntetických farbív, ako aj iných typov kyselín, ako je kyselina chlorovodíková a kyselina dusičná.To je tiež používa pri výrobe liečiv, hnojív a výbušniny, a ešte je dôležitý činidlo pri odstraňovaní nečistôt z rafinácie ropy priemyslu.
Táto chemikália je veľmi užitočné v každodennom živote, a je ľahko dostupný vo forme roztoku kyseliny sírovej použitej pri olovených batérií (napríklad tie, ktoré sú v automobiloch).Takéto kyseliny, všeobecne má koncentráciu v rozmedzí od asi 30% do 35%, H2SO 4 hmotnostných, bilancia - voda.
Pre mnoho spotrebiteľských aplikácií 30% H2SO4 bude viac než dosť, aby vyhovoval ich potrebám.Avšak, v priemysle a vyžaduje oveľa vyššiu koncentráciu kyseliny sírovej.Typicky, vo výrobnom procese, najprv dostane dostatočne zriedi a znečistených organickými inklúziu.Koncentrovaná kyselina sa získa v dvoch stupňoch: Najprv sa so upraví na 70%, a potom sa - v druhom kroku - sa zvýši na 96-98%, čo je limitujúcim parameter pre ekonomicky životaschopného výrobu.
hustota kyseliny sírovej a rôzne
Aj keď takmer 99% kyseliny sírovej môže byť v krátkej dobe pri teplote spätného toku, ale následnou stratou SO3 pri teplote varu znižuje koncentráciu 98,3%.Všeobecne platí, že ukazovateľ odchýlky od 98% viac stabilný pri skladovaní.
obchodnej triede kyselín sa líši v jeho koncentráciu záujmu, a pre ktoré vybrané tie hodnoty, pri ktorej je nízka teplota kryštalizácie.To sa vykonáva pre zníženie straty kyseliny sírovej kryštálov v sedimente počas prepravy a skladovania.Hlavné odrody sú:
- veže (dusný) - 75%. hustota kyseliny sírovej v tejto triede je 1670 kg / m3.Get jeho takzvaný.dusného metóda, v ktorej sú získané suroviny počas výpale pecné plyn obsahujúci oxid siričitý SO2, v utesnených veží (odtiaľ názov odrody) spracuje nitrózo (to je tiež H2SO4, ale s rozpustenými oxidy dusíka).V dôsledku toho je kyslé a oxidy dusíka, ktoré nie sú spotrebované v procese, a vrátil sa do výrobného cyklu.
- Kontakt - 92,5-98,0%.Hustota kyseliny sírovej 98% triedy sa rovná 1836.5 kg / m3.Získať ju čo paľby plynom obsahujúcim SO2, a tento proces zahŕňa oxidáciu oxidu k anhydridu SO3 na svojom kontaktu (odtiaľ názov tejto odrody) s niekoľkých vrstiev pevného vanádu katalyzátora.
- Oleum - 104,5%. Jeho hustota je 1896.8 kg / m3.Tento roztok o SO3 v H2SO4, vyznačujúci sa tým, že prvá zložka obsahuje 20%, a je kyselina - 104,5%.
- vysoko kvalitné Olea - 114,6% .Jeho hustota - 2002 kg / m3.
- batérie - deväťdesiat dva až deväťdesiat štyri%.
Ako funguje autobatérie
dielo jedného z najpopulárnejších elektrických zariadení je plne založená na elektrochemické procesy, ktoré prebiehajú v prítomnosti vodného roztoku kyseliny sírovej.
automobilovou batériou, obsahujúce zriedenej sírovej elektrolyt kyseliny, a kladné a záporné elektródy vo forme niekoľkých dosiek.Kladné dosky sú vyrobené z červenohnedý materiálu - z olovnatého uhličitého (PbO2), a negatívne - šedé "hubovitej" Olovo (Pb).
Vzhľadom k tomu, že elektródy sú vyrobené z olova alebo olovnatého materiálu, tento typ batérie je často označovaný ako olovených akumulátorov.Jeho operatívnosť, t. E. Výstupné napätie je priamo určený tým, čo je hustota v súčasnej dobe kyseliny sírovej (kg / m3, alebo g / cm3), vleje sa do akumulátora ako elektrolyt.
Čo sa stane s elektrolytom do vybitia batérie
elektrolytu olovené batérie je skladovacia roztok kyseliny sírovej v chemicky čistej destilovanej vode s koncentráciou záujmu na 30% úrovne plného nabitia.Kyselina Net má hustotu 1,835 g / cm3, elektrolytu - asi 1,300 g / cm3.Keď je batéria vybitá, IT elektrochemickej reakcie prebiehajú, čo vedie v elektrolytu zvoleného z kyseliny sírovej.Hustota koncentráciu roztoku závisí takmer proporcionálne, takže by mala byť znížená v dôsledku poklesu koncentrácie elektrolytu.
Kým vybíjací prúd preteká kyselina do batérie v blízkosti jeho elektródami je široko používaný, a elektrolyt sa stáva zriedenej.Difúzia kyselín z celého objemu elektrolytu a elektródové dosky podporuje približne konštantnú intenzitu chemických reakcií a, v dôsledku toho, výstupné napätie.
Na začiatku plnenia kyseliny difúzie v elektrolytickej doske je veľmi jednoduché, pretože výsledný sulfát s doteraz dosiahnutých pórov v aktívneho materiálu elektród.Keď sa začne tvoriť sulfát a vyplnenie pórov elektród, difúzia prebieha pomalšie.
teoreticky možné, aby aj naďalej plniť, kým nebola použitá všetky kyseliny, a elektrolyt sa bude skladať z čistej vody.Skúsenosti však ukazujú, že hladina by nemala pokračovať po hustota elektrolytu klesla na 1,150 g / cm3.
Keď hustota klesá od 1300 do 1150, čo znamená, že e-sulfát bol vytvorený počas reakcie, a vypĺňa póry v aktívnom materiáli na doskách, tj. E. z roztoku už odstránené takmer všetkých kyselina sírová.Hustota je úmerná koncentrácii závislé, a záleží len na hustote nabitie batérie.Obr.nižšie ukazuje závislosť hustoty elektrolytu batérie.
zmena hustoty elektrolytu, najlepším prostriedkom zistenie stavu vybitia batérie, za predpokladu, že je správne používať.
vybitia batérie vozidla rýchlosť, v závislosti na hustote elektrolytu
Jeho hustota je potrebné merať každé dva týždne, a mal by byť vždy zaznamená hodnoty pre budúce použitie.
hustejšie elektrolyt, tým viac kyseliny obsahuje, a čím viac je batéria nabitá.Hustota v 1,300-1,280 g / cm3 označuje plné nabitie.Spravidla nasledujúci rôznym nábojom stupeň batérie, v závislosti na hustote elektrolytu:
- 1,300-1,280 - plne nabitá:
- 1,280-1,200 - viac ako z polovice prázdna;
- 1,200-1,150 - nabitý menej ako polovice;
- 1150 - takmer prázdna.
majú plne nabitá batéria pred pripojením svojho cestnej siete napätie jednotlivých článkov je od 2,5 do 2,7 V. Akonáhle je záťaž je pripojená, napätie rýchlo klesne na asi 2,1 V pre tri alebo štyri minúty.K tomu dochádza v dôsledku tvorby tenkej vrstvy síran olovnatý na povrchu zápornej elektródy dosky a vrstvy medzi peroxidom a kovovým vedením kladných dosiek.Konečná hodnota napätia článku po pripojení na cestnej siete je asi 2,15-2,18 voltov.
Keď prúd začne pretekať akumulátora počas prvej hodiny prevádzky, pokles napätia na 2 V, v dôsledku zvýšeného vnútorného odporu bunky vzhľadom k tvorbe veľkého množstva síranu, ktorý vyplní póry dosiek a výber kyseliny elektrolytu.Krátko pred začiatkom toku prúdu a maximálna hustota elektrolytu je 1,300 g / cm3.Najprv, jeho depresie prebiehalo rýchlo, ale potom nastavenie rovnovážneho stavu medzi hustoty kyseliny v blízkosti dosky a v objeme elektrolytu, výber kyslých elektród podporovaná príchodom nových dielov z hlavnej časti kyslého elektrolytu.Priemerná hustota elektrolytu naďalej znižuje stabilne na vzťah znázornený na obr.vyššie.Po počiatočnom poklese napätia klesá pomalšie, čím sa znižuje jeho rýchlosť závisí na zaťaženie batérie.Časový harmonogram výboj proces je zobrazené na obr.nižšie.
monitorovanie stavu elektrolytu batérie
použitý na určenie hustoty hustomerom.To sa skladá z uzavretej sklenenej trubice s predĺžením na dolnom konci, naplnené olovenými brokmi alebo ortuť a odstupňovanou rozsahu horného konca.Táto stupnica je označený od 1100 do 1300 s rôznymi stredné hodnoty, ako je ukázané na Obr.nižšie.Pokiaľ tento hustomer umiestnené v elektrolytu, bude klesať do určitej hĺbky.Avšak by vytlačiť určitého objemu elektrolytu, a pri dosiahnutí Poloha rovnováhy, je hmotnosť vytlačený objem sa rovná hmotnosti hustomeru.Vzhľadom k tomu, že špecifická hmotnosť je pomer jeho hmotnosti na objem, a je známe, hmotnosť hustomeru, každá úroveň ponorenia v roztoku, že zodpovedá objemovej hmotnosti.Niektoré hustomery majú šupiny s hodnotami hustoty, ale sú označené "nabité", "Polovica výboje", "úplnému vybitiu" alebo podobne.
