razredči in koncentrirano žvepleno kislino - to je tako pomembno, kemični izdelki, ki so proizvedeni v svetu več kot katera koli druga snov.Gospodarska bogate države lahko merimo z obsegom proizvedene žveplove kisline v njem.
disociacija Postopek
žveplovo kislino uporabimo v obliki vodnih raztopin različnih koncentracijah.Obdelane disociacijsko reakcijo v dveh stopnjah, ki proizvajajo H + ionov v raztopini.
H2SO4 = H + + HSO4-;
HSO4- = H + + SO4-2.
žveplova kislina je močan, in prva faza njenega disociacije se zgodi tako hitro, da skoraj vse originalne molekul razpada v H + -ions in HSO4 -1 -ions (vodik) v raztopini.Nedavna delno dodatno zdrobijo, sprošča druge ione in H + ion odhodu sulfat (SO4-2) v raztopini.Vendar hidrogensulfat, pri čemer je šibko kislino, še vedno prevladuje v raztopini H + in SO4-2.Njegova popolna disociacija se pojavi samo takrat, ko je gostota raztopine žveplove kisline blizu gostote vode, r. S pri visokem razredčenju.
Lastnosti žveplova kislina
je poseben v tem smislu, da lahko deluje kot običajen kislino ali močan oksidant - odvisno od temperature in koncentracije.Hladno razredčeno raztopino žveplove kisline reagira z aktivno kovine, da dobimo sol (sulfat), in usmeritve vodikovega plina.Na primer, reakcija med hladno, razredčeno H2SO4 (ob predpostavki, da v celoti v dveh disociacije) in cinkovega kovinski Izgleda:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.
vroče koncentrirana žveplova kislina, ki ima gostoto od okoli 1,8 g / cm3, lahko deluje kot oksidant, reagiranje z materiali, ki so na splošno inerten na kisline, kot so na primer bakra.Med reakcijo se bakreni oksidirana in masa kisline reduciramo, da se tvori raztopina bakrovega sulfata (II) v vodi in plinasti žveplov dioksid (SO2) namesto z vodikom, ki bi lahko pričakovali z reakcijo kisline s kovino.
Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2 O.
Kako lahko koncentracija rešitev izražena
Dejstvo je, da je koncentracija koli rešitev mogoče izraziti na različne načine, vendar je najbolj pogosto uporabljena koncentracija teže.To prikazuje število gramov topljenca v specifične teže ali prostornine raztopine ali topila (običajno 1000 g 1.000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).Namesto maso v gramih snovi lahko sprejmejo količino, izraženo v molih, - nato dobljeni molsko koncentracijo 1000 g ali 1 dm3 raztopine.
Če je molarna koncentracija določi glede na količino raztopine ne, vendar samo v topilu, da se imenuje molality raztopine.To je značilno neodvisnosti temperaturi.Pogosto koncentracija teža
navedena v gramih na 100 gramov topila.Množijo se ta številka za 100%, je pripravljen na masnih odstotkov (na koncentracijo).To je metoda najpogosteje uporablja nanese na raztopine žveplove kisline.Koncentracija
Raztopino vsake vrednosti, ugotovljene pri dani temperaturi, da ustreza specifično maso (gostoto, na primer žveplovo kislino).Torej včasih raztopino označen s tem.Na primer, dodamo raztopino H2SO4, označen s koncentracijo odstotek 95.72%, gostoto 1.835 g / cm3 pri T = 20 ° CKako se določi koncentracija takšne rešitve je podan samo, če gostote žveplove kisline?Tabela, ki daje to korespondenco, je stalnica v vsakem učbeniku na splošno ali analizne kemije.Primer koncentracija
Conversion
poskusite premakniti iz enega načina za izražanje koncentracije raztopine na drugo.Predpostavimo, da imamo raztopino H2SO4 v vodi, v koncentraciji od 60% deležu.Najprej smo določi primerno gostoto žveplove kisline.Tabela vsebuje odstotki (prvi stolpec) in ustrezna gostota vodne raztopine H2SO4 (četrti stolpec), navedene spodaj.
določa želeno vrednost, ki je enaka 1,4987 g / cm3.Zdaj izračunamo molarnost te raztopine.Za to je potrebno za določitev mase H2SO4 v 1 litru raztopine in ustreznega števila molov kisline.
prostornina, ki zasedajo 100 g raztopine:
100 / 1.4987 = 66,7 ml.
Ker v 66,7 ml 60% raztopine vsebuje 60 g kisline v 1 litru njej bo vsebovala:
(60 / 66,7) x 1000 = 899, '55
molsko maso žveplove kislineje enaka 98. Zato je število molov vsebuje 899.55 g njenih gramov enak:
899,55 / 98 = 9,18 mol.
gostota v odvisnosti od koncentracije žveplove kisline je prikazan na sl.spodaj.
uporabo žveplove kisline
Uporablja se v različnih panogah.Pri proizvodnji železa in jekla se uporablja za čiščenje površine kovine, preden je prekrita z drugo snovjo, ki sodeluje pri ustvarjanju sintetičnih barvil, kakor tudi drugih vrst kislin, kot solne kisline in dušikove kisline.Prav tako se uporablja pri proizvodnji farmacevtskih izdelkov, za gnojila in eksplozive, in še vedno je pomemben reagent pri odstranjevanju nečistoč iz rafinacije nafte.
Ta kemikalija je zelo uporabna v vsakdanjem življenju, in je na voljo v obliki raztopine žveplove kisline, ki se uporablja v svinčeno-kislinskih baterij (na primer tiste, ki so v avtomobilih).Takšna kislina ima na splošno koncentracijo od okoli 30% do 35% H2SO 4 utežnih preostanka - vodo.
Za številne aplikacije potrošnikov bo 30% H2SO4 bilo več kot dovolj, da zadovoljijo svoje potrebe.Vendar pa v industriji in zahteva veliko večjo koncentracijo žveplove kisline.Značilno je, da v proizvodnem procesu, najprej dobi dovolj razredčen in onesnažena z organskimi vključkov.Koncentrirali Dobimo v dveh fazah: prvič, je prilagojen na 70%, in potem - v drugem koraku - dvignemo na 96-98%, kar je omejitveni parameter za gospodarno izvedljiv proizvodnje.
gostota žveplove kisline in različne
Čeprav skoraj 99% žveplove kisline, ki se kratek čas ob refluksu, a je posledično izgubo SO3 pri vrelišču znižuje koncentracijo 98,3%.Na splošno, indikator variacije od 98% bolj stabilno pri skladiščenju.
komercialna grade kisline razlikujejo v svoji koncentraciji interesa, in za katere je izbrana tiste vrednote, na kateri je nizka temperatura kristalizacije.To se naredi, da se zmanjša izgubo kristalov žveplene kisline v usedlini med transportom in skladiščenjem.Glavne sorte so:
- stolpi (dušikov) - 75%. gostota žveplove kisline v tem razredu je 1670 kg / m3.Get njegova tako imenovana.dušikov metoda, pri kateri so pridobljeni surovine med žganjem plina peči, ki vsebuje SO2 z žveplovim dioksidom, v obloženi stolpov (od tod ime sorte) obdelamo nitrozo (to je tudi H2SO4, vendar z raztopljenih dušikovih oksidov).Kot rezultat, naredi kisline in dušikove okside, ki se ne porabijo v procesu, in se vrnil v proizvodnem ciklu.
- Kontakt - 92,5-98,0%.Žveplova kislina gostota 98% razreda enaka 1836.5 kg / m3.Dobite ga čim vžigom z SO2 plina, ki vsebuje, in proces vključuje oksidacijo dioksida do anhidridom SO3 na svojem stiku (od tod tudi ime sorte) z več slojev masivnega vanadijevega katalizatorja.
- Oleum - 104,5%. Njena gostota je 1896.8 kg / m3.To raztopino SO3 v H2SO4, kjer prva komponenta obsega od 20%, in kisline - je 104,5%.
- visoke stopnje oleum - 114,6% .Njena gostota - 2002 kg / m3.
- baterije - 92-94%.
Kako
delo avtomobilske baterije ene izmed najbolj priljubljenih električnih naprav v celoti temelji na elektrokemijskih procesih, ki potekajo v prisotnosti vodne raztopine žveplove kisline.
avtomobilska baterija, ki obsega razredčena elektrolit žveplova kislina, in pozitivne in negativne elektrode v obliki več plošč.Pozitivni plošče so izdelane iz rdečkasto-rjave barve materiala - iz svinčevega dioksida (PbO2), in negativen - sive "gobastega" svinec (Pb).
Ker so elektrode iz svinca ali osvinčenega materiala, je ta vrsta baterije pogosto omenja kot svinčevih akumulatorjev.Svojem delovanje, t. E. izhodna napetost je po kakšnem gostota trenutno žveplova kislina (kg / m3 ali g / cm3), vlijemo v akumulatorju kot elektrolit neposredno določi.
Kaj se zgodi z elektrolitom v izpraznjenosti akumulatorja
elektrolitov svinčeve akumulatorje je rešitev za shranjevanje žveplove kisline v kemično čiste destilirane vode s koncentracijo obresti na 30% polne napolnjenosti.Čisti kislina ima gostoto 1.835 g / cm3, elektrolitov - približno 1,300 g / cm3.Ko se baterija izprazni, pride it elektrokemijske reakcije, zaradi česar elektrolit izbrana izmed žveplove kisline.Gostota koncentracije raztopine odvisna skoraj sorazmerno, tako da je treba zmanjšati zaradi zmanjšanja koncentracije elektrolitov.
Dokler teče tok praznjenja skozi kislina akumulatorja bližini svojih elektrode se pogosto uporablja, in elektrolit postane bolj razredčeno.Difuzija kislin iz celotnim volumnom elektrolita in elektrodnih plošč podpira približno konstantno intenziteto kemičnih reakcij in s tem izhodno napetost.
Na začetku odvajanja kisline difuzijo v elektrolitov pladnju hitro zaradi nastalega sulfata s še zadeti por aktivnega materiala elektrod.Ko se sulfat začne tvoriti in napolnimo pore elektrod je difuzije počasneje.
teoretično možno še naprej izpolnjeval še ni bila uporabljena vsa kislina, in elektrolit bo sestavljena iz čiste vode.Vendar izkušnje kažejo, da je stopnja ne bi smela nadaljevati, potem ko je gostota elektrolita padla na 1,150 g / cm3.
Ko gostota pade od 1300 do 1150, kar pomeni, da je veliko sulfat tvori med reakcijo, in zapolnjuje pore v aktivnem materialu na ploščah, tj. E. iz raztopine že odstranjeni Skoraj vsi žveplova kislina.Gostota je proporcionalna koncentraciji odvisni in samo odvisno od gostote po polnjenju.Sl.prikazuje odvisnost gostote elektrolita baterije.
sprememba gostote elektrolita, je najboljše sredstvo za ugotavljanje stanja izpraznitev akumulatorja, pod pogojem, da je pravilno uporabljati.
stopnja praznjenja akumulator, odvisno od gostote elektrolita
Njena gostota je treba meriti vsaka dva tedna, in ga je treba vedno zabeležiti odčitke za poznejšo uporabo.
gostejša elektrolitov, bolj kislina vsebuje in bolj je baterija napolnjena.Gostota v 1,300-1,280 g / cm3 pokaže polno baterijo.Kot pravilo, naslednji različnih map stopnja baterije, odvisno od gostote elektrolita:
- 1,300-1,280 - povsem napolnjena:
- 1,280-1,200 - več kot polovica prazna;
- 1,200-1,150 - zaračuna manj kot polovica;
- 1150 - skoraj prazna.
imajo popolnoma napolnjene baterije pred priključitvijo cestno omrežje napetost vsake celice je od 2,5 do 2,7 V. Takoj ko je tovor povezan, napetost hitro pade na približno 2,1 V. za tri ali štiri minute.To se zgodi zaradi tvorbe tanko plastjo svinčevega sulfata na površini negativnih plošč elektrod in plast med peroksida in kovinskega svinca pozitivnih plošč.Končna vrednost celične napetosti po priključitvi na cestnem omrežju je okoli 2,15-2,18 voltov.
Ko začne tok teče skozi baterijo v prvi uri obratovanja, je padec napetosti na 2 V zaradi večje notranje upornosti celice zaradi tvorbe velikih količin sulfata, ki zapolnjuje pore plošče in izbiro kisline elektrolita.Tik pred začetkom toka in največje gostote elektrolita je 1,300 g / cm3.Sprva njegova depresija pojavi hitro, potem pa določi uravnotežen stanje med gostoto kisline ob plošči kot tudi v razsutem stanju elektrolita, izbira kisline elektrod s prihodom novih delov od glavnega dela kisline elektrolita podprt.Povprečna gostota elektrolita v stalnem zmanjša na razmerju, prikazanem na sl.zgoraj.Po začetni padec napetosti zmanjšuje počasneje, kar zmanjšuje hitrost odvisna od obremenitve baterije.Čas postopek praznjenja razpored je prikazano na sliki.spodaj.Spremljanje stanja
iz elektrolitske baterije
uporablja za določitev gostote vodomer.Sestavljen je iz zatesnjenih stekleni cevi z razširitvijo na spodnjem koncu, napolnjenih z svinčenih krogel ali živega srebra in prilagojenem lestvici od zgornjega konca.Ta lestvica je označena od 1.100 do 1.300 z različnimi vmesne vrednosti, kot je prikazano na sliki.spodaj.Če ta areometer objavljen v elektrolit, bo potopi do določene globine.Vendar pa bi bil izpodrine določeno količino elektrolita, ko je dosežen položaj ravnotežju teža prestavljeno volumnu enaka teži hidrometra.Ker je specifična teža je razmerje njegove teže do oznake in teža hidrometra je znano, vsaka raven potopimo v raztopino, da ustreza specifični gostoti.Nekateri hidrometri imajo lestvice z vrednostmi gostote, vendar pa so označene z "obračunan", "Polovica razrešnici", "Full razrešnici" ali podobno.
