Koncentriĝo kaj denseco de sulfura acido. Dependeco de sulfura acida denso kun koncentriĝo en la aŭto-baterio

Dilui kaj koncentris sulfata acido - ĝi estas tiel grava kemiaĵoj kiuj produktas en la mondo ol iu alia substanco. La ekonomia riĉeco de lando povas esti taksita per la volumo de sulfura acido produktita en ĝi.

La procezo de disociación

Sulfurika acido estas uzata en formo de akvaj solvoj de diversaj koncentriĝoj. Ŝi suferas de disociación reago en du stadioj, produktante H ⁺ jonoj estas en solvo.

H ₂ SUB ₄ = H ^{+ +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SUB ₄ ^-2.

Sulfata acido estas forta, kaj la unua stadio de disociación okazas tiel rapide, ke preskaŭ ĉiuj el la originala molekulo rompi malsupren en H ⁺ -ions kaj HSO ₄ ^-1 -ions (hidrogeno sulfato) en solvo. Lastaj parte disfalas plu eligante H ⁺ jonojn aliajn kaj lasante sulfato jono (SO ₄ ^-2) en solvo. Tamen, hydrogensulfate, estante malforta acido, ankoraŭ prevalece en solvo de H ⁺ kaj SUB ₄ ^-2. Kompleta disociación nur okazas kiam la denseco de la sulfata acido solvo estas proksime al la denseco de akvo, r. F sub alta diluo.

Proprietoj de sulfura acido

Ĝi estas speciala en la senso, ke ĝi povas agi kiel normala acido aŭ kiel forta oxidanto - laŭ ĝia temperaturo kaj koncentriĝo. Malvarma diluva solvo de sulfura acido reagas kun la aktivaj metaloj por produkti salo (sulfato) kaj la evoluadon de hidrogeno. Ekzemple, la reago inter malvarma diluita H ₂ SUB ₄ (supozante lia plena paŝo disociación) kaj metala zinko jene:

Zn + H ₂ SUB ₄ = ZnSO ₄ + H _2.

La varma koncentrita sulfata acido, kies denseco estas ĉirkaŭ 1.8 g / cm ^3, povas agi kiel oxidante, reagante kun materialoj kiuj estas ĝenerale inerta al acidoj, kiel ekzemple metala kupro. Dum la reago, la kupro estas oxidado, kaj la acida maso estas reduktita, solvo estas formita de kupro sulfato (II) en akvo kaj gasa sulfura dioksido (SO ₂₎ anstataŭ hidrogeno, kiu atendus reagante la acido kun metalo.

Cu + 2H ₂ SUB ₄ = Cuso ₄ + SUB ₂ + 2H ₂ Aŭ

Kiel la koncentriĝo de solvoj

Fakte, la koncentriĝo de ajna solvo povas esti esprimita laŭ diversaj manieroj, sed la plej vaste uzata estas la peza koncentriĝo. Ĝi montras la nombron da gramoj de soluto en certa pezo aŭ volumo de la solvo aŭ solida (tipe 1000 g, 1000 cm ^3, 100 cm ³ kaj 1 dm ^3). Anstataŭ la maso en gramoj de substanco povas preni la kvanto, esprimitaj en moloj, - tiam la akiris la molar koncentriĝo de 1000 g aŭ 1 dm ³ solvo.

Se la molar koncentriĝo estas determinita rilate al la kvanto de la solvo, sed nur al la solvento, ĝi nomiĝas molalidad de la solvo. Ĝi estas karakterizita de temperatura sendependeco.

Ofte, la peza koncentriĝo estas indikita en gramoj po 100 g da solvento. Multobligante ĉi tiun ciferon je 100%, akiru ĝin en peza procento (procenta koncentriĝo). Ĝi estas ĉi tiu metodo, kiu estas plej ofte uzata en apliko al solvoj de sulfura acido.

Ĉiu valoro de la koncentriĝo de la solvo, determinita je temperaturo donita, korespondas al tre specifa denseco (ekzemple, la denseco de solvo de sulfura acido). Sekve, foje la solvo estas karakterizita de ĝi. Ekzemple, H ₂ SUB ₄ solvo, karakterizita procento koncentriĝo 95,72%, denseco de 1,835 g / cm ³ je t = 20 ° C. Kiel determini la koncentriĝon de tia solvo, se nur la denseco de sulfura acido estas donita? Tablo donanta tian respondecon estas integra parto de iu lernolibro pri ĝenerala aŭ analitika kemio.

Ekzemplo de konvertiĝo de rekalkulado

Ni provu movi de unu maniero esprimi la koncentriĝon de la solvo al alia. Supozu ke ni havas H ₂ SUB ₄ solvo En akvo kun procenta koncentriĝo de 60%. Unue, determini la taŭgan densecon de sulfura acido. Tablo enhavantaj procentoj (unua kolumno) kaj la responda denseco de la solvo acuosa de H ₂ SUB ₄ (kvara kolumno), estas montrata suben.

Ĝi determinas la deziratan valoron kiu estas egala al 1,4987 g / cm ^3. Ni nun kalkulas la molaridad de ĉi tiu solvo. Por ĉi tio estas necesa por determini la mason de H ₂ SUB ₄ En 1 litro de solvo kaj la responda nombro da moles de acida.

La volumo kiu okupas 100 g de la proviza solvo:

100 / 1.4987 = 66.7 ml.

Pro tio ke en 66.7 mililitroj de 60% solvo enhavas 60 g da acida, en 1 litro ĝi enhavos:

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

La mola pezo de sulfura acido estas 98. Sekve la nombro da moles enhavitaj en 899.55 gramoj de gramoj estos:

899.55 / 98 = 9.18 mol.

La dependeco de la sulfura acida denseco ĉe la koncentriĝo estas montrita en Fig. Sube.

Uzo de acida sulfúrico

Ĝi estas uzata en diversaj industrioj. En la produktado de fero kaj ŝtalo, ĝi uzas por purigi la metalan surfacon antaŭ ol ĝi estas kovrita per alia substanco, ĝi partoprenas en la kreado de sintezaj tinkturoj, same kiel aliajn tipojn de acidoj, kiel ekzemple klorkloroj kaj nitraj. Ĝi ankaŭ uzas en fabrikado de farmacioj, fekundantoj kaj eksplodigiloj, kaj ĝi ankaŭ estas grava reagento foriginte malpuraĵojn de oleo en la petrolo-rafinado.

Ĉi tiu kemio estas nekredeble utila en ĉiutaga vivo, kaj estas facile havebla kiel sulfura acida solvo uzita en plum-acidaj kuirilaroj (ekzemple tiuj, kiuj staras en aŭtoj). Tia acida ĝenerale havas koncentriĝon de de ĉirkaŭ 30% al 35% H ₂ SUB ₄ de pezo, la bilanco - akvo.

Dum multaj konsumantoj aplikojn 30% H ₂ SUB ₄ estos pli ol sufiĉa por renkonti iliajn bezonojn. Tamen, multe pli alta koncentriĝo de sulfura acido estas postulita en industrio. Kutime en la produkta procezo, ĝi unue ricevas sufiĉe diluitan kaj poluitan kun organikaj inkludoj. Koncentrita acido estas akirita en du etapoj: unue ĝi estas alportita ĝis 70%, kaj tiam - en la dua etapo - estas levita al 96-98%, kio estas la limiga indikilo por ekonomie profita produktado.

La denseco de sulfura acido kaj ĝiaj varioj

Kvankam preskaŭ 99% sulfata acido povas esti mallonge ĉe refluo, sed postaj perdo de SUB ₃ ĉe la punkto de bolado reduktas la koncentriĝon al 98.3%. Ĝenerale, la vario kun indikilo de 98% estas pli stabila en stokado.

Komercaj gradoj de acida diferencas en ĝia procenta koncentriĝo, kaj por ili elektiĝas la valoroj elektitaj por kiuj la kristaligaj temperaturoj estas minimumaj. Ĉi tio estas farita por redukti la haston de kristaloj de sulfura acido en la sedimento dum transportado kaj stokado. La ĉefaj variaĵoj estas:

• Turo (nitrosis) - 75%. Sulfata acido denseco de la klaso estas egala al 1670 kg / m ^3. Akiru ĝin tiel nomata. nitroso metodo en kiu la rezultanta nitroso traktita (tio estas ankaŭ H ₂ SO _4, sed kun solvita nitrogeno oksidoj) en la primaraj pafante la calcinada krudan gason enhavantaj sulfura dioksido SO _2, en vicigitaj turoj (de tie la nomo varioj). Kiel rezulto, oni liberigas acidajn kaj nitrogenajn oksidojn, kiuj ne estas konsumitaj en la procezo, sed revenas al la produktado-ciklo.
• Kontakto - 92.5-98.0%. La denseco de acida sulfúrica de 98% de ĉi tiu vario estas de 1836.5 kg / m3. Ĝi ankaŭ akiris de roaster gasoj enhavantaj SUB _{2 kaj} kiun la procezo konsistas anhidrido dioksido oxidación por SUB ₃ kun lia kontakto (de tie la nomo grado) kun multoblaj tavoloj de solida vanado katalizilo.
• Oleo - 104.5%. Lia denseco estas egala al 1896,8 kg / m ^3. Tiu solvo de SUB ₃ en H ₂ SO _4, kie la unua komponanto enhavas 20%, kaj acida - estas 104,5%.
• Alta grado oleum - 114,6%. Lia denseco - 2002 kg / m ^3.
• Reŝargebla - 92-94%.

Kiel estas la aŭto-kuirilaro

La laboro de ĉi tiu el la plej amasaj electroteknikaj aparatoj estas tute bazita sur elektrokemiaj procezoj okazantaj en la ĉeesto de akva solvo de sulfura acido.

La aŭto-baterio enhavas dilulan acida sulfuran elektroliton, same kiel pozitivajn kaj negativajn elektrodojn en la formo de pluraj teleroj. Pozitivaj telerojn estas faritaj de ruĝecbrunaj materialo - de plumbo dioksido (PbO _2), kaj negativaj - de grisáceo "spongon" plumbo (Pb).

Ĉar la elektrodoj estas faritaj el plumbo aŭ plumbo-materialo, ĉi tiu tipo de baterio ofte nomiĝas plumakida kuirilaro. Lia efikeco, tio estas, la grando de la eliga tensio, estas rekte determinita per la nuna denseco de sulfura acido (kg / m3 aŭ g / cm3) plenigita en la kuirilaro kiel elektrolito.

Kio okazas al la elektrolito kiam la kuirilaro estas liberigita?

La electrolito plumbo-acida baterio estas reŝargeblaj solvo de sulfata acido en kemie pura akvo distilita kun koncentriĝo de intereso de 30% ĉe plena ŝarĝo. Net acido havas densecon de 1,835 g / cm ^3, electrolito - pri 1,300 g / cm ^3. Kiam la kuirilaro estas malŝarĝita, elektrokemiaj reagoj okazas en ĝi, pro tio, ke sulfurika acido estas prenita de la elektrolito. La denseco de la solva koncentriĝo dependas preskaŭ proporcie, do ĝi devus malpliiĝi pro malpliiĝo en la elektrolito-koncentriĝo.

Dum la malŝarĝo fluas tra la kuirilaro, la acida proksime de ĝiaj elektrodoj estas uzata aktive, kaj la elektrolito fariĝas pli diluita. Disvastigo de acida el la volumo de la tuta elektrolito kaj al la elektraj teleroj subtenas proksimume konstantan intenson de kemiaj reagoj kaj, kiel konsekvenco, eligo de tensio.

Komence de la alta procezo, la acida disvastigo de la elektrolito al la platoj okazas rapide ĉar la sulfato formiĝis tiel ankoraŭ ne blokas la porojn en la aktiva materialo de la elektrodoj. Kiam sulfato komencas formi kaj plenigi la porojn de la elektrodoj, disvastigo okazas pli malrapide.

Teorie, vi povas daŭrigi la malŝarĝon ĝis la tuta acido estas uzata, kaj la elektrolito konsistos el pura akvo. Tamen, sperto montras, ke la nivelo ne devus daŭrigi post la electrolito denseco falis al 1,150 g / cm ^3.

Kiam la denseco falas de 1.300 ĝis 1.150, tio signifas, ke tiel sulfato estis formata dum la reagoj, kaj ĝi plenigas ĉiujn porojn en la aktivaj materialoj sur la platoj, tio estas, preskaŭ ĉiuj acida sulfúrico jam estis forigita de la solvo. La denseco dependas de la koncentriĝo, kaj la ŝarĝo dependas de la denseco. En Fig. La dependeco de la akuzo de la kuirilaro sur la denseco de la elektrolito montras sube.

Ŝanĝi la densecon de elektrolito estas la plej bona maniero por determini la staton de la malŝarĝo de la kuirilaro, kondiĉe ke ĝi estas uzata konvene.

Gradoj de malŝarĝo de aŭto-baterio laŭ la denseco de la elektrolito

Lia denseco devas esti mezurita ĉiun du semajnojn kaj registron pri legadoj devas esti konservata por estonteco.

La pli densa la elektrolito, pli acida ĝi enhavas, kaj la pli akuzita la kuirilaron. Denseco 1,300-1,280 g / cm ³ indikas plena ŝargo. Kiel regulo, la sekvaj gradoj de malŝarĝo de la kuirilaro diferencas laŭ la denseco de la elektrolito:

• 1,300-1,280 - plene ŝarĝita:
• 1.280-1.200 - pli ol duone malŝarĝita;
• 1.200-1,150 - malpli ol duono ŝarĝita;
• 1.150 - preskaŭ liberigita.

Por plene ŝarĝita kuirilaro, antaŭ konekti sian aŭton-reton, la tensio de ĉiu ĉelo estas 2.5 ĝis 2.7 V. Unufoje la ŝarĝo estas konektita, la tensio rapide falas ĉirkaŭ 2.1 V dum tri aŭ kvar minutoj. Ĉi tio estas pro la formado de maldika tavolo de plumbo sulfato sur la surfaco de la negativaj elektraj teleroj kaj inter la tavolo de plumbo-perksido kaj la metalo de la pozitivaj platoj. La fina valoro de la ĉela tensio post ligo al la aŭto-reto estas ĉirkaŭ 2.15-2.18 voltoj.

Kiam la nuna fluo tra la unua horo de operacio okazas, tensio de ĝis 2 V okazas pro la kresko de la interna rezisto de la ĉeloj pro la formado de pli granda sulfato, kiu plenigas la porojn de la platoj kaj la forigo de acida el la elektrolito. Malmulta antaŭ komenci la fluo de la kurenta denseco de la electrolito estas maksimuma kaj egala al 1,300 g / cm ^3. Komence, ĝia maloftaĵo okazas rapide, sed tiam ekvilibra stato estas establita inter la acida denseco proksime de la platoj kaj en la ĉefa volumo de la elektrolito, la acida eltiro per elektrodoj estas subtenata per la alveno de novaj acidaj partoj de la ĉefa parto de la elektrolito. Samtempe, la averaĝa denseco de la elektrolito daŭre malpliiĝas senĉese laŭ la dependeco montrita en Fig. Pli alta. Post la komenca guto, la tensio malpliiĝas pli malrapide, la imposto de ĝia malpliiĝo dependas de la ŝarĝo de la kuirilaro. La tempo grafeo de la alta procezo estas montrita en Fig. Sube.

Monitado de la elektrolito en la kuirilaro

Denseco estas uzita por determini la densecon. Ĝi konsistas el malgranda sigelita glaso kun etendo ĉe la malalta fino, plena de pafo aŭ hidrargo, kaj gradigita skalo ĉe la supra fino. Ĉi tiu skalo estas markita de 1.100 ĝis 1.300 kun malsamaj interaj valoroj, kiel montriĝas en Fig. Sube. Se ĉi tiu hidrometro estas metita en la elektroliton, ĝi falos al certa profundo. En ĉi tiu kazo, ĝi anstataŭigos certan volumon de elektrolito, kaj kiam la ekvilibra pozicio estas atingita, la pezo de la delokita volumo simple estos egala al la pezo de la hidrometro. Pro tio ke la denseco de la elektrolito estas egala al la proporcio de ĝia pezo al volumo, kaj la pezo de la hidrómetro estas konata, ĉiu nivelo de ĝia mergo en la solvo respondas al certa denseco. Iuj izometroj ne havas skalon kun densecaj valoroj, sed estas etikeditaj "Ŝarĝitaj", "Duona malŝarĝo", "Plena malŝarĝo" aŭ simila.