Ang konsentrasyon at density ng sulpuriko acid. Ang pagtitiwala ng density ng sulpuriko acid konsentrasyon sa ang baterya ng kotse

Maghalo at puro sulpuriko acid - ito ay kaya mahalaga mga kemikal na sila makabuo ng higit pa sa mundo kaysa sa anumang iba pang mga sangkap. Economic yaman ng bansa ay maaaring nasuri sa mga tuntunin ng ginawa sa ganyang bagay sulpuriko acid.

dissociation proseso

Sulpuriko acid ay ginagamit sa anyo ng isang may tubig solusyon ng iba't-ibang concentrations. Siya sumasailalim sa paghihiwalay na reaksyon sa dalawang yugto, na gumagawa ng H ⁺ ions ay nakikipagsanib sa solusyon.

H ₂ SO ₄ = H ^{+ +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2.

Sulpuriko acid ay isang malakas na, at ang unang yugto ng paghihiwalay ay nangyayari kaya mabilis na halos lahat ng orihinal Molekyul break down sa H ⁺ -ions at HSO ₄ ^-1 -ions (hydrogen sulpate) sa solusyon. Kamakailang bahagyang matibag pa, ilalabas ang H ⁺ ions isa at iiwan ng sulfate ion (SO ₄ ^-2) sa solusyon. Gayunman, hydrogensulfate, pagiging isang mahinang asido, pa rin ang nananaig sa isang solusyon ng H ⁺ at SO ₄ ^-2. Kumpletuhin ang paghihiwalay na ito lamang ay nangyayari kapag ang density ng sulpuriko acid solusyon ay malapit sa density ng tubig, r. F ilalim ng mataas na pagbabanto.

Mga Katangian ng sulpuriko acid

Ito ay espesyal na sa kamalayan na maaari itong kumilos bilang isang maginoo acid o isang malakas na oxidant - depende sa temperatura at konsentrasyon. Isang malamig na maghalo solusyon ng sulpuriko asido sa mga aktibong metal upang bigyan ang asin (sulpate) at ang ebolusyon ng hydrogen gas. Halimbawa, ang reaksyon sa pagitan ng malamig na maghalo H ₂ SO ₄ (ipagpalagay kanyang full-step dissociation) at metal sink tulad ng sumusunod:

Zn + H ₂ SO ₄ = ZnSO ₄ + H _2.

Ang mainit na puro sulpuriko acid, na ang density ay tungkol sa 1.8 g / cm ^3, ay maaaring kumilos bilang isang oxidant, reacting sa mga materyales na sa pangkalahatan ay hindi gumagalaw sa acids, tulad ng halimbawa metal tanso. Sa panahon ng reaksyon, ang tanso ay oxidized, at ang acid mass ay nabawasan, ang isang solusyon ay binuo ng tanso sulpate (II) sa tubig at puno ng gas na sulfur dioxide (SO ₂₎ sa halip ng hydrogen, na kung saan ay inaasahan sa pamamagitan ng reacting sa acid na may isang bakal.

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

Bilang pangkalahatan ay ipinahayag sa pamamagitan ng ang konsentrasyon ng solusyon

Sa totoo lang, ang konsentrasyon ng anumang solusyon maaaring ipinahayag sa iba't ibang paraan, ngunit ang pinaka-malawak na ginamit na konsentrasyon sa pamamagitan ng timbang. Ipinapakita nito ang bilang ng mga gramo ng solusyon sa isang tiyak na timbang o dami ng solusyon o panunaw (kadalasan 1000 g, 1000 cm ^3, 100 cm ³ at 1 dm ^3). Sa halip na ang masa sa gramo ng isang sangkap na maaaring gawin ang mga dami, na ipinahayag sa moles, - pagkatapos ay ang nakuha ang bagang konsentrasyon ng 1000 g o 1 dm ³ solusyon.

Kung ang bagang konsentrasyon tinutukoy may kaugnayan hindi ang dami ng solusyon, ngunit lamang sa mga kakayahang makabayad ng utang, ito ay tinatawag na molality ng solusyon. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng ang pagsasarili ng temperatura.

Kadalasan ang bigat concentration ipinahiwatig sa gramo bawat 100 gramo ng solvent. Ang pag-multiply ito tayahin sa pamamagitan ng 100%, ito ay inihanda sa isang pagbaba ng porsiyento (per concentration). Iyon ay, ang paraan na ito ay pinaka-madalas na ginagamit bilang inilapat sa isang sulpuriko acid solusyon.

Ang bawat halaga ng konsentrasyon solusyon, natukoy sa isang ibinigay na temperatura, ito ay tumutugma sa isang napaka-tukoy na density (hal, sa density ng sulpuriko acid solusyon). Samakatuwid, kung minsan ito ay nailalarawan sa solusyon. Halimbawa, H ₂ SO ₄ na solusyon, nailalarawan porsyento konsentrasyon 95.72%, isang density ng 1.835 g / cm ³ sa t = 20 ° C. Paano upang matukoy ang concentration ng mga naturang isang solusyon, kung bibigyan lamang sulpuriko acid density? Table pagbibigay ng tulad ng pagsusulatan ay isang kabit ng anumang aklat-aralin sa pangkalahatan o Analytical kimika.

EXAMPLE konsentrasyon recalculation

Hayaan pumunta mula sa isang mode ng expression sa isa pang solusyon konsentrasyon. Ipagpalagay na mayroon kaming H ₂ SO ₄ na solusyon sa tubig na may 60% na konsentrasyon ng interes. Una naming tukuyin ang density ng ang katumbas na sulpuriko acid. Table na naglalaman ng mga porsyento (unang hanay) at ang katumbas na density ng tubig solusyon ng H ₂ SO ₄ (apat na column), ay ipinapakita sa ibaba.

Tinutukoy nito ang nais na halaga na kung saan ay katumbas ng 1.4987 g / cm ^3. Kami ngayon ay kalkulahin ang molarity ng solusyon. Para sa ito ay kinakailangan upang matukoy ang mga mass ng H ₂ SO ₄ sa 1 litro ng solusyon at ang kaukulang bilang ng moles ng acid.

Volume, na sumasakop sa 100 g ng stock solusyon:

100 / 1.4987 = 66.7 ml.

Dahil sa 66.7 ML ng 60% solusyon na nakapaloob sa 60 g ng acid sa 1 litro ng ito ay naglalaman ng:

(60 / 66.7) x 1000 = 899, 55 g.

sulpuriko acid molar ng timbang na katumbas ng 98. Kaya, ang bilang ng moles na nakapaloob sa 899.55 g ng kanyang gramo, ay magiging:

899.55 / 98 = 9.18 mole.

Ang pagtitiwala ng density ng sulpuriko acid concentration ay ipinapakita sa Fig. sa ibaba.

Ang paggamit ng sulpuriko acid

Ito ay ginagamit sa iba't-ibang mga industriya. Sa produksyon ng bakal at asero ay ginagamit para sa paglilinis ng mga metal na ibabaw bago ito ay sakop na may isa pang sangkap na kasangkot sa paglikha ng mga synthetic dyes pati na rin ang iba pang mga uri ng mga acids tulad ng hydrochloric at nitrik. Ito ay ginagamit din sa paggawa ng pharmaceutical mga produkto, fertilizers at eksplosibo, at pa rin ay isang mahalagang pantauli sa pagtanggal ng impurities mula sa langis na krudo sa pagpipino ng industriya.

Kemikal na ito ay lubhang kapaki-pakinabang sa araw-araw na buhay, at ay madaling magagamit bilang isang sulpuriko acid solusyon na ginagamit sa ng lead-acid baterya (hal, mga nasa sasakyan). Ang ganitong mga acid sa pangkalahatan ay may isang konsentrasyon ng mula sa tungkol sa 30% hanggang 35% H ₂ SO ₄ sa pamamagitan ng timbang, ang balanse - tubig.

Para sa maraming mga application ng consumer ng 30% H ₂ SO ₄ ay magiging mas kaysa sa sapat na upang matugunan ang kanilang mga pangangailangan. Gayunpaman, sa industriya at nangangailangan ng isang mas mataas na konsentrasyon ng sulpuriko acid. Kadalasan, sa panahon ng paggawa ng ito ay unang nakuha sapat na maghalo at kontaminado na may organic inclusions. Puro acid ay nakukuha sa dalawang yugto: una, ito ay nababagay para 70%, at pagkatapos - sa isang ikalawang hakbang - ay itataas sa 96-98%, kung saan ay ang paglilimita parameter para sa matipid maaaring mabuhay production.

Ang density ng sulpuriko acid at varieties nito

Kahit na halos 99% sulpuriko acid ay maaaring maging maikli sa kati, ngunit kasunod na pagkawala ng SO ₃ sa simula ng pagkulo binabawasan ang concentration sa 98.3%. Sa pangkalahatan, ang mga species sa index 98% mas matatag sa imbakan.

Komersyal na grado acids ay nag-iiba sa kanyang konsentrasyon ng interes, at kung bakit ito ang pinili mga halaga kung saan ang mababang pagkikristal temperatura. Ito ay ginagawa upang mabawasan ang pagkawala ng sulpuriko acid crystals namuo sa panahon ng transportasyon at imbakan. Ang pangunahing varieties ay:

• Ang tower (nitrous) - 75%. Sulpuriko acid density ng klase ay katumbas ng 1670 kg / m ^3. Kumuha ng kanyang tinatawag na. nitrous paraan na kung saan ang mga nagresultang nitroso ginagamot (ito ay din H ₂ SO _4, ngunit may dissolved nitrogen oxides) sa pangunahing pagpapaputok ng calcined raw gas na naglalaman ng sulfur dioxide KAYA _2, sa linya tower (samakatuwid ang pangalan varieties). Bilang isang resulta inilalaan acid at nitrogen oxides na kung saan ay hindi natupok sa proseso, at ibinalik sa cycle ng produksyon.
• Makipag-ugnay sa - 92,5-98,0%. Sulpuriko acid density ng 98% ng klase ay katumbas ng 1836.5 kg / m ^3. Ito rin ay nakuha mula sa roaster gases na naglalaman ng SO _2, kung saan ang proseso ay binubuo anhydride dioxide oksihenasyon upang SO ₃ sa kanyang _mga contact (samakatuwid ang pangalan na grado) na may maramihang mga layer ng solid vanadium katalista.
• Oliyum - 104.5%. Nito density ay katumbas ng 1896.8 kg / m ^3. Ito solusyon ng SO ₃ sa H ₂ SO _4, kung saan ang unang bahagi ay naglalaman ng 20%, at acid - ay 104.5%.
• High-grade oliyum - 114.6%. Nito density - 2002 kg / m ^3.
• Battery - 92-94%.

Paano gumagana ang baterya ng kotse

Ang operasyon na ito ng isa sa mga pinaka-popular na mga de-koryenteng aparato ay ganap na batay sa electrochemical proseso na nagaganap sa harapan ng mga may tubig sulpuriko acid.

Automobile baterya ay naglalaman ng sulpuriko acid electrolyte, at positibo at negatibong electrodes sa anyo ng ilang mga plates. Ang tiyak na mga plate ay gawa sa isang alasan materyal - ng lead dioxide (PbO _2), at negatibong - ng kulay-abo "punasan ng espongha" ng lead (PB).

Dahil ang electrodes ay gawa sa tingga o leaded materyal, ang ganitong uri ng baterya ay madalas na tinatawag ng lead-acid baterya. Nito operability, t. E. Ang output boltahe ay direktang natutukoy sa pamamagitan ng kung ano ang sa oras na ito sa density ng sulpuriko acid (kg / m3 o g / cm ^3), napunan na ang baterya bilang ang electrolyte.

Ano ang mangyayari sa mga electrolyte kapag ang baterya discharges,

Ang electrolyte lead-acid baterya ay isang rechargeable solusyon ng sulpuriko acid sa isang chemically dalisay distilled water na may pagtuon ng interes ng 30% sa buong bayad. Net acid ay may isang density ng 1.835 g / cm ^3, electrolyte - tungkol sa 1.300 g / cm ^3. Kapag ang baterya ay discharged, ito electrochemical reaksyon mangyari na nagreresulta sa sulpuriko acid withdraw mula sa electrolyte. konsentrasyon ng ang solusyon ay nakasalalay halos proporsyonal sa density, kaya dapat itong bawasan dahil sa ang pagbaba sa electrolyte concentration.

Hangga't ang discharge kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng baterya acid ay malawak na ginamit na malapit sa kanyang electrodes at ang electrolyte nagiging mas magpalabnaw. acid pagsasabog mula sa kabuuang dami ng mga electrolyte at ang elektrod plate sinusuportahan ng humigit-kumulang pare-pareho ang intensity ng reaksyon kemikal at, dahil dito, ang output boltahe.

Sa simula ng proseso ng paglabas ng pagsasabog ng acid electrolyte sa plate ay nangyayari mabilis dahil ang mga nagresultang sulfate na may pa nakapuntos pores sa aktibong materyal ng electrodes. Kapag sulpit ay nagsisimula sa form at punan ang pores ng electrodes, ang pagsasabog ay tumatagal ng lugar mas mabagal.

Theoretically ito ay posible upang patuloy na discharge hangga't ang lahat ng acid ay hindi gagamitin, at ang electrolyte ay binubuo ng purong tubig. Gayunpaman, ang karanasan ay nagpapakita na ang antas ay hindi dapat magpatuloy pagkatapos ng electrolyte density ay bumaba sa 1.150 g / cm ^3.

Kapag ang density nababawasan mula sa 1,300 sa 1150, na nangangahulugan na mas sulpate ay nabuo sa panahon ng reaksyon, at ito ay pinunan ang lahat ng mga pores sa aktibong materyal sa plates, ie. E. Mula sa solusyon napili na halos lahat ng sulpuriko acid. density ay depende sa concentration proportionally, at katulad, sa density ng ang singil ng baterya ay depende. Fig. ibaba ay nagpapakita ng pagtitiwala ng baterya electrolyte density.

Ang pagbabago sa density ng electrolyte, ang pinakamahusay na paraan ng pagtukoy ng baterya discharge estado, kondisyon na ito ay ginamit ng maayos.

Degrees baterya ng kotse discharge depende sa electrolyte density

Nito density ay dapat na sinusukat sa bawat dalawang linggo at dapat laging pinananatiling pagbabasa ng record para sa magamit sa hinaharap.

Ang mas siksik electrolyte, mas acid nilalaman nito at ang higit pa ang baterya ay sisingilin. Density 1,300-1,280 g / cm ³ nagpapahiwatig nang full charge. Karaniwan, ang mga sumusunod na ang baterya discharge na degree ay nag-iiba depende sa electrolyte density:

• 1,300-1,280 - ganap na sisingilin:
• 1,280-1,200 - higit sa kalahati walang laman;
• 1,200-1,150 - sa mas mababa sa kalahati;
• 1150 - halos walang laman.

Sa isang ganap na sisingilin baterya bago pagkonekta nito automotive supply ng boltahe ng bawat cell ay 2.5-2.7 V. Sa sandali na ang load ay konektado, ang boltahe mabilis na bumaba sa tungkol sa 2.1 V para sa tatlo o apat na minuto. Ito ay dahil sa ang mga pormasyon ng isang manipis na layer ng lead sulphate sa ibabaw ng mga negatibong elektrod plate at sa pagitan ng ang mga lead na layer at ang metal peroxide positibong plates. Ang huling halaga ng mga cell boltahe matapos ang isang road network pagkonekta ng humigit-kumulang 2,15-2,18 volts.

Kapag kasalukuyang nagsisimula upang dumaloy sa pamamagitan ng baterya sa panahon ng unang oras ng pagpapatakbo, mayroong isang boltahe drop sa 2 V dahil sa mas mataas na panloob na cell paglaban dahil sa ang pagbuo ng mas malaking halaga ng sulfate na pinupuno ang pores ng plates at ang pagpili ng electrolyte acid. Ilang sandali bago simula ng daloy ng kasalukuyang density ng electrolyte ay pinakamalaki at katumbas ng 1.300 g / cm ^3. Sa una ito diin ay nangyayari mabilis, ngunit pagkatapos ay itakda ang balanseng estado sa pagitan ng density ng acid malapit sa plates at malaki-laking electrolyte dami ng pagpipilian electrodes suportado acid pagpasok ng mga bagong piraso acid mula sa mga bulk ng electrolyte. Ang average na density ng electrolyte ay patuloy na bumaba steadily sa ugnayan ng ipinapakita sa Fig. sa itaas. Pagkatapos ng isang paunang drop boltahe nababawasan ng mas mabagal, ang rate ng pagbabawas ay depende sa load ng baterya. Time proseso schedule discharge ay ipinapakita sa Fig. sa ibaba.

Control ng estado ng electrolyte sa baterya

Upang matukoy ang density haydromiter ginagamit. Ito ay binubuo ng isang selyadong glass tube na may isang extension sa mas mababang dulo, na puno ng mercury o shot, at isang gradong scale sa itaas na dulo. sukatang ito na may label mula sa 1,100 sa 1,300 na may iba't-ibang mga intermediate na mga halaga, tulad ng ipinapakita sa Fig. sa ibaba. Kung ang haydromiter ay nakalagay sa isang electrolyte, ito lababo sa isang tiyak na depth. Sa gayon ay ipinapayo na gawin ito sa isang tiyak na dami ng mga electrolyte, at kapag ang balanse posisyon ay naabot, ang bigat ng displaced volume ay magiging lamang na katumbas ng bigat haydromiter. Dahil ang density ng electrolyte ay katumbas ng ratio ng bigat nito sa dami at bigat ng haydromiter ay kilala, at pagkatapos ay sa bawat antas ng pagsasawsaw sa ang solusyon ay tumutugma sa isang partikular na density nito. Ang ilang mga hydrometers ay may kasama ang mga halaga ng scale density, ngunit ito ay minarkahan sa pamamagitan ng "Siningil", "kalahati ng isang digit", "Buong discharge" o mga katulad.