De konsintraasje en tichtheid fan de sulfuric soere. De ôfhinklikheid fan de tichtheid fan de sulfuric soere konsintraasje yn de auto batterij

Verwässern en konsintrearre sulfuric acid - it is sa wichtige gemyske stoffen dy't sy produsearje mear yn 'e wrâld as in oare stof. Ekonomyske rykdom fan it lân kin evaluearre wurde yn termen fan produsearre dêryn sulfuric acid.

dissociation proses

Sulfuric acid wurdt brûkt yn de foarm fan aqueous oplossingen fan ferskate konsintraasjes. Se ûndergiet dissociation reaksje yn twa etappes, produsearjen H ⁺ ioanen binne yn oplossing.

H ₂ SO ₄ = H ^{+ +} hso ₄ ^-;

Hso ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2.

Sulfuric acid is in sterk, en de earste faze fan dissociation komt sa hurd, dat hast al fan de orizjinele molecule break down yn H ⁺ -ions en hso ₄ ^-1 -ions (hydrogen sulfate) yn oplossing. Resinte part disintegrate fierder, los H ⁺ ioanen oare en it ferlitten fan in sulfate ion (SO ₄ ^-2) yn oplossing. Lykwols, hydrogensulfate, dat in swak acid, noch altyd de boppetoan yn in oplossing fan H ⁺ en SO ₄ ^-2. Complete dissociation it pas komt as de tichtheid fan de sulfuric soere oplossing is ticht by de tichtheid fan wetter, r. F ûnder hege Verdunning.

Eigenskippen fan sulfuric acid

It is spesjaal yn it sin dat it kinne fungearje as in konvinsjonele acid of in sterke oxidizer - ôfhinklik fan de temperatuer en konsintraasje. In kâlde verwässern oplossing fan sulfuric soere reagearret mei de aktive metalen te jaan it sâlt (sulfate) en de evolúsje fan wetterstof gas. Bygelyks, de reaksje tusken kâlde verwässern H ₂ SO ₄ (útgeande fan syn folsleine-stap dissociation) en metallysk sink as folget:

Zn + H ₂ SO ₄ = ZnSO ₄ + H _2.

De waarme konsintrearre sulfuric acid, waans tichtheid is likernôch 1,8 g / cm ^3, kinne fungearje as oxidant, reacting mei materialen dy't it generaal inerte foar soeren, lykas bygelyks metallysk koper. Yn de reaksje, it koper wurdt oxidized, en it soere massa wurdt fermindere, in oplossing wurdt foarme fan koper sulfate (II) yn wetter en gasfoarmige Sulphur dioxide (SO ₂₎ ynstee fan wetterstof, dat soe wêze ferwachte troch reacting it soere mei in metalen.

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

As algemien utere troch de konsintraasje fan oplossings

Eins, de konsintraasje fan in oplossing kin útdrukt wurde yn ferskillende wizen, mar de meast brûkte konsintraasje troch gewicht. It docht bliken it oantal gram solute yn in beskaat gewicht of folume fan de oplossing of solvent (meastal 1000 g, 1000 sm ^3, 100 sm ³ en 1 DM ^3). Yn plak fan de massa yn grammen fan in stof kin nimme de kwantiteit, útdrukt yn mollen, - dan de krigen de molar konsintraasje fan 1000 g of 1 DM ³ oplossing.

As de molar konsintraasje bepaald yn ferhâlding net ta de hichte fan de oplossing, mar allinnich oan 'e solvent, dan hjit it molality fan' e oplossing. It wurdt karakterisearre troch de ûnôfhinklikens fan 'e temperatuer.

Faak it gewicht konsintraasje oanjûn yn grammen per 100 gram solvent. Fermannichfâldigjen dit figuer by 100%, it is taret op in gewicht prosint (per konsintraasje). Dat is, dy metoade wurdt meast faak brûkt as tapast oan in sulfuric acid oplossing.

Eltse wearde fan 'e oplossing konsintraasje, bepaald op in jûn temperatuer, dat oerienkomt mei in hiel spesifike tichtheid (bgl, de tichtens fan sulfuric acid oplossing). Dêrom, soms wurdt it karakterisearre oplossing. Bygelyks, H ₂ SO ₄ oplossing, karakterisearre persintaazje konsintraasje 95,72%, in tichtens fan 1,835 g / cm ³ at t = 20 ° C. Hoe om te bepalen de konsintraasje fan sa'n oplossing, as jûn mar sulfuric soere tichtheid? Tabel jaan sa'n korrespondinsje is in kompetysje fan in learboek op algemiene of analytysk skiekunde.

Foarbyld concentration recalculation

Lit gean fan de iene wize fan útdrukking oan in oare oplossing konsintraasje. Stel dat wy hawwe H ₂ SO ₄ oplossing yn wetter mei 60% konsintraasje fan belang. Wy earst beskiede hokker tichtheid fan de oerienkommende sulfuric soere. Tabel befettet persintaazjes (earste kolom) en de byhearrende tichtheid fan de aqueous oplossing fan H ₂ SO ₄ (fjirde kolom), wurdt werjûn hjirûnder.

It bepaalt de winske wearde dy't is gelyk oan 1,4987 g / cm ^3. We no berekkene it molarity fan 'e oplossing. Dêrfoar is it nedich om te bepalen de massa fan H ₂ SO ₄ yn 1 liter fan oplossing en de byhearrende tal mollen fan soer.

Volume, dy't besette 100 g op foarrie oplossing:

100 / 1,4987 = 66,7 ml.

Sûnt yn 66.7 ml fan 60% oplossing befette 60 g fan it soere yn 1 liter dêrfan sil befetsje:

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

sulfuric acid molar gewicht gelyk oan 98. Dêrom, it oantal mollen opnommen yn 899,55 g fan syn gram, sil wêze:

899,55 / 98 = 9,18 mole.

De ôfhinklikheid fan de tichtheid fan de sulfuric soere konsintraasje wurdt sjen litten yn Fig. hjirûnder.

It brûken fan sulfuric acid

It wurdt brûkt yn ferskate bedriuwstakken. Yn de produksje fan izer en stiel wurdt brûkt foar it skjinmeitsjen fan de metalen oerflak foardat it is bedekt mei in oare stof belutsen by de oprjochting fan syntetyske kleurstoffen en ek oare typen fan soeren lykas hydrochloric en nitric. It wurdt ek brûkt by it meitsjen fan de farmaseutyske produkten, Fertilizers en eksplosiven, en is noch altyd in wichtige reagent by it fuortsmiten fan ûnsuverheden út de groffe oalje yn 'e raffinaazjetechnyk yndustry.

Dit gemyske is ekstreem brûkber yn it deistich libben, en is maklik beskikber as in sulfuric soer oplossing brûkt yn lead-acid batterijen (bgl, dyjingen dy't yn automobiles). Sa'n acid algemien hat in konsintraasje fan út likernôch 30% nei 35% H ₂ SO ₄ troch gewicht, it lykwicht - wetter.

Foar in soad konsumint applikaasjes 30% H ₂ SO ₄ sil mear as genôch om te foldwaan harren behoeften. Lykwols, yn 'e yndustry en it freget om in folle hegere konsintraasje fan sulfuric acid. Typysk, ûnder fabrikaazje wurdt it earst verkregen foldwaande verwässern en fersmoarge mei biologyske inclusions. Konsintrearre acid wurdt ferkrigen yn twa stadia: foarst, it waard oanpast nei 70%, en dêrnei - yn in twadde stap - wurdt grutbrocht oant 96-98%, dat is it beheinende parameter foar ekonomysk libbensfetber produksje.

De tichtens fan it sulfuric soere en syn varieties

Hoewol't hast 99% sulfuric acid kin wêze koart by reflux, mar lettere ferlies fan SO ₃ op it kôkpunt ferminderet de konsintraasje oant 98.3%. Yn it algemien, de soarte mei de yndeks 98% mear stabyl yn opslach.

Kommersjele grade soeren fariearje yn syn konsintraasje fan belang, en foar dêr't dizze selektearre wurdt dy wearden dêr't de lege crystallization temperatuer. Dit wurdt dien om te ferminderjen it ferlies fan sulfuric acid kristallen neerslag yn transport en opslach. De wichtichste rassen binne:

• De toer (nitrous) - 75%. Sulfuric soere tichtheid fan de klasse is gelyk oan 1670 kg / m ^3. Get syn saneamde. nitrous metoade dêr't de resultearjende nitroso behannele (dit is ek H ₂ SO _4, mar mei oploste stikstof oxides) yn it primêr bal it calcined rauwe gas befettet Sulphur dioxide SO _2, yn omseame tuorren (dêrfandinne de namme fariëteiten). As gefolch tawiisd soere en stikstof oxides dy't net rekke yn it proses, en werom nei de produksje syklus.
• Kontakt - 92,5-98,0%. Sulfuric acid tichtens fan 98% fan 'e klasse is gelyk oan 1836,5 kg / m ^3. It ek opfreegje by roaster gassen mei dêryn SO _2, wêrby't it proses bestiet út anhydride dioxide oksidaasje oan SO ₃ mei syn kontakt (dêrfandinne de namme graad) mei meardere lagen fan bêst Vanadium catalyst.
• Oleum - 104.5%. Syn tichtheid is gelyk oan 1896,8 kg / m ^3. Dy oplossing fan SO ₃ yn H ₂ SO _4, wêrby't it earste komponint befettet 20%, en acid - is 104.5%.
• Hege graad fan oleum - 114.6%. Its tichtens - 2002 kg / m ^3.
• Batterij - 92-94%.

Hoe docht de auto batterij

De wurking fan dit ien fan de meast populêre elektryske apparaten is folslein basearre op it elektrogemyske prosessen orkanen yn 'e oanwêzigens fan aqueous sulfuric acid.

Automobile batterij befettet verwässern sulfuric acid electrolyte, en posityf en negatyf elektroden yn de foarm fan ferskate platen. Positive platen binne makke fan in readbrune materiaal - fan lead dioxide (PBO _2), en negatyf - van grayish "sponge" lead (Pb).

Sûnt de elektroden wurde makke fan lead of leaded materiaal, dit type batterij wurdt faak neamd lead-soere batterij. Its operability, t. E. De útgong voltage wurdt direkt bepaald troch wat is op dit stuit de tichtens fan sulfuric acid (kg / m3 of g / cm ^3), ynfolle yn de batterij as de electrolyte.

Wat bart der mei de electrolyte at de batterij lossings,

De electrolyte lead-soere batterij is in oplaadbare oplossing fan sulfuric soer yn in Kanuunat suver distillearre wetter mei in konsintraasje fan belang fan 30% oan folsleine lading. Net acid hat in tichtens fan 1,835 g / cm ^3, electrolyte - likernôch 1.300 g / cm ^3. As de batterij is ôffierd, it elektrogemyske reaksjes komme dy't fuortkomme yn 'e sulfuric soere weromlutsen út de electrolyte. konsintraasje fan de oplossing hinget hast proporsjoneel oan de tichtheid, dus dat moat ôfnimme fanwege de delgong fan electrolyte konsintraasje.

Salang't de floed hjoeddeistige streamt troch it batterij soere wurdt in soad brûkt wurdt yn de omkriten fan syn elektroden en de electrolyte wurdt mear verwässern. soere útwreidingen fan 'e totale folume fan de electrolyte en de elektrodes platen stipet sawat konstante yntinsiteit fan gemyske reaksjes en, dus, de útgong voltage.

Oan it begjin fan de ôffier proses fan útwreidingen fan it soere electrolyte yn de plaat komt gau omdat de resultearjende sulfate mei noch skoarden poarjes yn de aktive materiaal fan de elektroden. As sulphate begjint te foarmjen en folje de poarjes fan de elektroden, de caprice fynt plak mear stadich.

Teoretysk is it mooglik om fierder te ôfsjitte sa lang as alle soer sil net brûkt wurde, en de electrolyte wurdt gearstald út klearebare wetter. Lykwols, ûnderfining docht bliken dat it nivo mei net trochgean nei de electrolyte tichtens sakke nei 1,150 g / cm ^3.

Doe't de tichtens nimt ôf fan 1.300 oant 1.150, wat betsjut dat in soad sulfate waard foarme ûnder de reaksje, en it follet alle poarjes yn de aktive materiaal op 'e platen, dat wol sizze. E. Ut de oplossing al selektearre hast alle sulfuric acid. De tichtheid hinget ôf fan de konsintraasje nei ferhâlding, en ek, de tichtheid fan de wacht fen 'e batterij hinget. Fig. hjirûnder toant de ôfhinklikheid fan batterij electrolyte tichtens.

It feroarjen fan de tichtheid fan de electrolyte, it bêste middel fan it fêststellen fan batterij discharge steat, mits dat wurdt it goed brûkt.

Graden auto batterij ôffier ôfhinklik fan 'e electrolyte tichtens

Syn tichtheid moatte wurde mjitten alle twa wiken en moat altyd wêze hâlden it lêzen fan de rekôr foar takomstich gebrûk.

De mear tichte electrolyte, de mear soere it befettet en hoe mear de batterij is belêste. Befolkingstichtens 1,300-1,280 g / cm ³ tsjut op in folsleine lading. Typysk, oanslutend op de batterij discharge graad ferskille ôfhinklik fan 'e electrolyte tichtens:

• 1,300-1,280 - folslein rekken brocht:
• 1,280-1,200 - mear as de helte leech;
• 1,200-1,150 - gebea minder as de helte;
• 1.150 - hast leech.

Yn in folslein opladen batterij foardat ferbinen syn auto oanbod voltage fan elke sel is 2,5 oant 2,7 V. Sagau't de belesting wurdt ferbûn, de spanning gau sakket oant likernôch 2.1 V foar trije of fjouwer minuten. Dat komt troch de foarming fan in tinne laach fan lead sulphate op it oerflak fan 'e negative elektrodes platen en tusken de lead laach en de metalen peroxide positive platen. De úteinlike wearde fan de sel spanning nei in dyk netwurk ferbinen likernôch 2,15-2,18 volts.

As current begjint te stromen troch de batterij yn 'e earste oere fan' e operaasje, is der in spanning sakket nei 2 V fanwege ferhege ynterne sel wjerstân as gefolch fan de foarming fan gruttere bedraggen fan sulfate dy't follet de poarjes fan de platen en de seleksje fan de electrolyte soere. Koart foar begjin fan 'e stream fan' e hjoeddeistige tichtheid fan de electrolyte is grutst en lyk oan 1.300 g / cm ^3. Yn earste ynstânsje is underpressure komt gau, mar dan set de lykwichtige steat tusken de tichtens fan soere tichtby de platen en substansjeel electrolyte folume seleksje elektroden stipe soere it ynfieren fan nije stikken soere út it grutste part fan 'e electrolyte. De trochsneed tichtheid fan de electrolyte fierder te ôfnimme stadichoan op de relaasje sjen yn Fig. boppe. Nei in earste drop voltage nimt ôf mear stadich, syn snelheid fan reduksje hinget ôf fan de batterij lading. Tiid skema discharge proses wurdt sjen litten yn Fig. hjirûnder.

Kontrôle fan de steat fan 'e electrolyte yn de batterij

Fêst te stellen de tichtheid hydrometer brûkt. It bestiet út in fersegele glêzen buis mei in útwreiding oan de legere ein, fol mei kwik of skot, en in graded skaal op de boppeste ein. Dizze skaal bestimpele fan 1100 oant 1300 mei ferskate tuskenlizzende wearden, lykas werjûn yn Fig. hjirûnder. As de hydrometer is pleatst yn in electrolyte, dan sil sink oan in bepaalde djipte. Sa sil displace in beskaat folume fan electrolyte, en doe't it lykwicht posysje berikt is, it gewicht fan 'e displaced folume sil krekt gelyk oan it gewicht hydrometer. Sûnt de tichtheid fan de electrolyte is lyk oan de ferhâlding fan syn gewicht oan folume, en gewicht fan de hydrometer is bekend, dan elk nivo fan 'immersion yn de oplossing oerien mei in bepaalde syn tichtheid. Guon hydrometers hawwe mei de wearden fan de tichtheid skaal, mar wurde markearre troch "Charged", "heale sifer", "Folslein ôfskieding 'of it like.