A concentración ea densidade do ácido sulfúrico. A dependencia da densidade da concentración de ácido sulfúrico na batería do coche

Diluír-se e concentrou-se ácido sulfúrico - produtos químicos é tan importante que producen máis no mundo do que calquera outra sustancia. riqueza económica do país pode ser avaliada en termos de ácido sulfúrico nel producido.

proceso de disociación

O ácido sulfúrico é utilizado en forma de solucións acuosas de varias concentracións. Ela sofre disociación da reacción en dúas etapas, a produción de ións de ^H son en solución.

H ₂ SO ₄ = ^{H +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^-, = ^{H +} SO ₄ ^-2.

O ácido sulfúrico é un forte, ea primeira fase de disociación ocorre tan rapidamente que practicamente toda a molécula orixinal descompón-se en ^H -ions e HSO ₄ ^-1 -ions (sulfato de hidróxeno), en solución. Últimas parcialmente desintegrar-se aínda máis, liberando ións H ⁺ e outro deixando un ión sulfato _(SO4 ^-2) en solución. Con todo, hidrogenossulfato, ser un ácido feble, aínda prevalece nunha solución de ^H e _SO4 ^-2. disociación completa que só ocorre cando a densidade da solución de ácido sulfúrico está preto da densidade da auga, r. F baixo alta dilución.

Propiedades de ácido sulfúrico

É especial no sentido de que pode actuar como un ácido convencional ou un oxidante forte - dependendo da temperatura e da concentración. Unha solución diluída fría de ácido sulfúrico reacciona co metal activo, para dar o sal de (sulfato) ea evolución de gas de hidróxeno. Por exemplo, a reacción entre diluído frío _de H ₂ SO ₄ (asumindo a súa disociación paso completo) e cinco metálico como segue:

Zn + H ₂ SO ₄ = ZnSO ₄ + H _2.

O ácido sulfúrico concentrado en quente, cuxa densidade é de aproximadamente 1,8 g / cm ^3, poden actuar como un oxidante, facendo reaccionar cos materiais que son xeralmente inerte aos ácidos, como, por exemplo cobre metálico. Durante a reacción, o cobre é oxidado, ea masa de ácido é reducida, unha solución está formado de sulfato de cobre (II) en auga e dióxido gasoso de xofre _(SO2) no canto de hidróxeno, o que sería de esperar por reacción do ácido cun metal.

Cu + 2H ₂ SO ₄ = _CuSO4 + SO ₂ + 2H ₂ O.

Como xeralmente expresada pola concentración de solucións

De feito, a concentración de calquera solución pode ser expresado de xeitos diferentes, aínda que a concentración máis amplamente utilizados en peso. Ela mostra o número de gramos de soluto nun determinado peso ou o volume da solución ou disolvente (tipicamente 1,000 g, 1,000 ^{cm3, con} 100 ^cm3 e 1 dm ^3). En vez da masa en gramos dunha sustancia pode tomar a cantidade expresada en moles, - a continuación, a obtida a unha concentración molar de 1000 g ou 1 ^dm3 solución.

Se a concentración molar determinada en relación non a cantidade de solución, pero só ao disolvente, chámase molalidade o da solución. Caracterízase pola independencia da temperatura.

Moitas veces, a concentración de peso indicado en gramos por 100 gramos de disolvente. Multiplicando este número por 100%, é preparado en un por cento en peso (por concentración). É dicir, a rede é máis frecuentemente usado como aplicado a unha solución de ácido sulfúrico.

Cada valor da concentración da solución, determinada a unha temperatura dada, que corresponde a unha densidade moi específico (por exemplo, a densidade da solución de ácido sulfúrico). Polo tanto, ás veces caracterízase solución. Por exemplo, H ₂ SO _4, caracterizado concentración porcentaxe de 95,72%, unha densidade de 1,835 g / cm ^3, en t = 20 º C. Como para determinar a concentración dunha disolución tal, de ser dada só a densidade sulfúrico ácido? Táboa dando tal correspondencia é un dispositivo eléctrico de calquera libro sobre química xeral ou analítica.

recálculo concentración EXEMPLO

Imos pasar dun modo de expresión a outra concentración da solución. Supoñamos que temos H ₂ SO ₄ soluo en auga coa concentración do 60% de interese. En primeiro lugar, establecer a densidade do ácido sulfúrico correspondente. Táboa conteñen porcentaxes (primeira columna) ea densidade correspondente da solución acuosa de H ₂ SO ₄ (cuarta columna), móstrase a continuación.

Ela determina o valor desexado, o cal é igual a 1,4987 g / cm ^3. Agora calcular a molaridade da solución. Para iso é necesario para determinar a masa de H ₂ SO ₄ en 1 litro de solución eo número correspondente de moles de ácido.

Volume, que ocupan 100 g de solución de stock:

100 / 1,4987 = 66,7 ml.

Xa que en 66,7 ml de solución a 60% contiña 60 g de ácido en 1 litro de el conterá:

(60 / 66,7) x 1000 = 899, 55 g.

sulfúrico peso molar de ácido igual a 98. Por iso, o número de moles contidos en 899,55 g de seus gramos, será:

899,55 / 98 = 9,18 mol.

A dependencia da densidade da concentración de ácido sulfúrico aparece na Fig. continuación.

O uso de ácido sulfúrico

El é usado en varias industrias. Na produción de ferro e aceiro é usado para limpar a superficie do metal antes de ser cuberta con outra substancia implicada na creación de colorantes sintéticos, así como outros tipos de ácidos, como ácido clorhídrico e nítrico. É tamén utilizado na fabricación de produtos farmacéuticos, fertilizantes e explosivos, e aínda é un reactivo importante na eliminación de impurezas a partir do cru na industria de refino.

Esta química é moi útil na vida diaria, e é facilmente dispoñible como unha solución de ácido sulfúrico utilizado en baterías de chumbo-ácido (por exemplo, os que están en automóbiles). Este ácido ten xeralmente unha concentración de preto de 30% a 35% _de H ₂ SO ₄ por peso, o equilibrio - auga.

Para moitas aplicacións de consumo do 30% _de H ₂ SO ₄ será máis que suficiente para satisfacer as súas necesidades. Con todo, na industria e que esixe unha concentración máis elevada de ácido sulfúrico. Tipicamente, durante a fabricación e primeiro obtido suficientemente diluído e contaminado con inclusións orgánicos. ácido concentrado obtense en dúas fases: en primeiro lugar, axustou-se a 70%, e, a continuación, - un segundo paso - é aumentado para 96-98%, que é o parámetro limitante para a produción economicamente viable.

A densidade do ácido sulfúrico e as súas variedades

A pesar de case o 99% de ácido sulfúrico se pode brevemente ao refluxo, pero posterior perda de _SO3 no punto de ebulición reduce a concentración de 98,3%. En xeral, as especies co índice 98% máis estables en almacenamento.

ácidos de grao comercial pode variar na súa concentrao de interese, e para o cal é seleccionado estes valores no que a temperatura baixa de cristalización. Isto faise para reducir a perda de cristais de ácido sulfúrico precipitar durante o transporte e almacenamento. As principais variedades son:

• A torre (nitroso) - 75%. densidade do ácido sulfúrico da clase é igual a 1670 kg / m ^3. Obter chamado. método nitroso no que tratado o nitroso resultante (isto é tamén _de H ₂ SO _4, pero con óxidos de nitróxeno disoltos) no fondo disparar o gas que contén dióxido de xofre calcinado SO _2, en torres revestidas (de aí as variedades nome). Como resultado atribuído óxidos de nitróxeno e de ácidos que non son consumidos durante o proceso, e retorno para o ciclo de produción.
• Contacto - 92,5-98,0%. densidade do ácido sulfúrico do 98% da clase é igual a 1836.5 kg / m ^3. Tamén obtense a partir de gases de torrefacção contén _SO2, en que o proceso comprende a oxidación do dióxido de anhídrido de _SO3 co seu contacto (de aí o nome de grao) con varias capas de catalizador de vanadio sólido.
• Oleum - 104,5%. A súa densidade é igual a 1896,8 kg / m ^3. Esta solución de SO ₃ H ₂ SO _4, no que o primeiro compoñente contén 20%, e ácido - é de 104,5%.
• Oleum Alto grao - 114,6%. A súa densidade - 2002 kg / m ^3.
• Batería - 92-94%.

Como é que a batería do coche

O funcionamento do presente un dos dispositivos eléctricos máis populares baséase enteiramente sobre os procesos electroquímicos que ocorren na presenza de ácido sulfúrico acuoso.

batería de automóbil contén diluír electrólito de ácido sulfúrico, e electrodos positivos e negativos en forma de varias placas. placas positivas son feitas dun material castaño-avermellado - dióxido de chumbo (PbO _2), e negativa - do acinzentado chumbo "esponxa" (PB).

Xa que os electrodos están feitos de chumbo ou material de chumbo, este tipo de pila é moitas veces chamado de baterías de chumbo-ácido. A súa tensión de saída E. A operatividade, t. É directamente determinada polo que é neste momento a densidade de ácido sulfúrico (kg / m3 ou g / cm ^3), cuberto a batería como electrólito.

Que pasa co eletrólitos cando a batería descarga,

O electrólito de baterías de chumbo-ácido é unha solución recargable de ácido sulfúrico en auga destilada quimicamente puro cunha concentración de interese, de 30% en carga completa. ácido líquido ten unha densidade de 1,835 g / cm ^{3, o} electrólito - preto de 1,300 g / cm ^3. Cando a batería está descargada, reaccións electroquímicas ocorren resultando no ácido sulfúrico retirados do electrólito. concentración da solución depende case proporcional á densidade, de xeito que debe diminuír debido ao aumento na concentración de electrólito.

Mentres que a corrente de descarga flúe a través do ácido de batería é amplamente utilizado preto seus electrodos eo electrólito se fai máis diluído. difusión de ácido a partir do volume total de electrólito e os sinais de electrodos soporta intensidade aproximadamente constante de reaccións químicas e, en consecuencia, da tensión de saída.

No inicio do proceso de descarga de difusión do electrólito ácido na tarxeta ocorre rapidamente porque o sulfato resultante con poros aínda marcados no material activo dos electrodos. Cando sulfato comeza a se formar e encher os poros dos electrodos, a difusión ten lugar máis lentamente.

Teoricamente, é posible continuar a descarga, sempre que todo o ácido non pode empregar, eo electrólito constará de auga pura. Con todo, a experiencia mostra que o nivel non debe continuar despois a densidade do electrólito caeu a 1,150 g / cm ^3.

Cando a densidade diminúe de 1,300 a 1,150, o que significa que tanto o sulfato foi formado durante a reacción, e que enche todos os poros no material activo sobre os sinais, é dicir. E. A partir da solución xa seleccionado case todo o ácido sulfúrico. A densidade depende da concentración proporcionalmente, e de forma similar, a densidade de carga da batería depende. Fig. mostra a dependencia da densidade do electrólito das pilas.

Cambiar a densidade do electrólito, o mellor xeito de determinar o estado de descarga da batería, sempre que sexa adecuadamente utilizado.

Clases de descarga da batería de coche, dependendo da densidade do eletrólitos

A súa densidade debe ser medido cada dúas semanas e deben ser sometido sempre ler o rexistro para uso futuro.

O electrólito máis densa, máis ácido que contén ea máis a batería é cargada. Densidade de 1,300-1,280 g / cm ³ indica unha carga completa. Tipicamente, o grao seguinte de descarga da batería varían dependendo da densidade do electrólito:

• 1,300-1,280 - totalmente cargada:
• 1,280-1,200 - máis que a metade baleira;
• 1,200-1,150 - cobra menos da metade;
• 1.150 - case baleiro.

Nunha batería totalmente cargada antes de conectar a súa tensión de alimentación automóbil de cada célula é 2,5-2,7 V. Así que a carga está conectado, a tensión cae rapidamente a preto de 2,1 V por tres ou catro minutos. Isto é debido á formación dunha fina capa de sulfato de chumbo na superficie das placas de electrodos negativo, e entre a capa de chumbo eo peróxido de metal placas positivas. O valor final da voltaxe da célula despois dunha rede de estradas conectar aproximadamente 2,15-2,18 voltios.

Cando a cadea comeza a fluír a través da batería durante a primeira hora de funcionamento, hai unha caída de tensión de 2 V, debido ao aumento da resistencia interna da célula, debido á formación de grandes cantidades de sulfato de que enche os poros das placas ea selección do ácido electrólito. Pouco antes do inicio do fluxo da densidade de corrente do electrólito é máxima e igual a 1,300 g / cm ^3. Inicialmente subpressão ocorre rapidamente, pero, a continuación, definir o estado de equilibrio entre a densidade do ácido preto das placas de electrodos e de selección de volume substancialmente Electrolitos soportado ácido entrar novo ácido anacos dende a maior parte do electrólito. A densidade media do electrólito segue a diminuír regularmente en relación ao mostrado na Fig. arriba. Tras unha caída de tensión inicial diminúe máis lentamente, a súa taxa de redución depende da carga da batería. proceso de descarga de programación de tempo aparece na fig. continuación.

Control do estado do electrólito na batería

Para determinar a densidade de densímetro utilizado. É composto por un tubo de vidro selado cunha extensión no extremo inferior, cuberto co mercurio ou de tiro, e unha escala graduada no extremo superior. Esta escala rotulada de 1100 a 1300 con varios valores intermedios, como se mostra na fig. continuación. Se o hidrômetro é colocado nun eletrólitos, ha afundir ata unha certa profundidade. Así, vai desprazar un certo volume de electrólito, e cando a posición de equilibrio é acadar, o peso do volume desprazado será só igual ao hidrômetro peso. Xa que a densidade do electrólito é igual á razón do seu peso por volume, eo peso do densímetro é coñecida, entón cada nivel de inmersión en solución corresponde a un particular, a súa densidade. Algúns hidrômetros teñen cos valores da escala de densidade, pero son marcados por "Charged", "a metade de un díxito", "descarga completa" ou algo semellante.