Die konsentrasie en digtheid van die swaelsuur. Die afhanklikheid van die digtheid van die swaelsuur konsentrasie in die motor battery

Verdun en gekonsentreer swaelsuur - dit is so belangrik chemikalieë wat hulle meer in die wêreld as enige ander stof te produseer. Ekonomiese welvaart van die land kan evalueer in terme van wat daarin swaelsuur.

dissosiasie proses

Swaelsuur word in die vorm van waterige oplossings van verskillende konsentrasies. Sy ondergaan dissosiasie reaksie in twee fases, die vervaardiging van H ⁺ -ione in oplossing.

H ₂ SO ₄ = H ^{+ +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2.

Swaelsuur is 'n sterk, en die eerste fase van dissosiasie kom so vinnig dat feitlik al die oorspronklike molekule af te breek in H ⁺ -ione en HSO ₄ ^-1 -ione (waterstof sulfaat) in oplossing. Onlangse gedeeltelik verder disintegreer, die vrystelling van H ⁺ -ione ander en laat 'n sulfaatioon (SO ₄ ^-2) in oplossing. Maar hydrogensulfate, 'n swak suur, die deurslag gee nog in 'n oplossing van H ⁺ en SO ₄ ^-2. Volledige dissosiasie dit kom slegs wanneer die digtheid van die swaelsuur oplossing is baie naby aan die digtheid van water, r. F onder hoë verwatering.

Eienskappe van swaelsuur

Dit is spesiaal in die sin dat dit kan dien as 'n konvensionele suur of 'n sterk oksideermiddel - afhangende van die temperatuur en konsentrasie. 'N Koue verdunde oplossing van swaelsuur reageer met die aktiewe metaal om die sout (sulfaat) en die evolusie van waterstof gas gee. Byvoorbeeld, die reaksie tussen koue verdunde H ₂ SO ₄ (met die aanvaarding van sy full-stap dissosiasie) en 'n metaal sink soos volg:

Zn + H ₂ SO ₄ = ZnSO ₄ + H _2.

Die warm gekonsentreerde swaelsuur, wie se digtheid is ongeveer 1,8 g / cm ^3, kan optree as 'n oksidant, reageer met materiaal wat algemeen inerte om sure, soos byvoorbeeld metaal koper is. Tydens die reaksie, is die koper geoksideer, en die suur massa verminder, 'n oplossing gevorm word van kopersulfaat (II) in water en gasse swaweldioksied (SO ₂₎ in plaas van waterstof, wat deur die reaksie van die suur met 'n metaal wat verwag word.

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

Soos gewoonlik uitgedruk deur die konsentrasie van oplossings

Eintlik kan die konsentrasie van 'n oplossing uitgedruk in verskillende maniere, maar die mees gebruikte konsentrasie by die gewig. Dit toon die aantal gram van oplosbare stof in 'n sekere gewig of volume van die oplossing of oplosmiddel (gewoonlik 1000 g, 1000 cm ^3, 100 cm ³ en 1 dm ^3). In plaas van die massa in gram van 'n stof kan die hoeveelheid te neem, uitgedruk in mol, - dan is die verkry die molêre konsentrasie van 1000 g of 1 dm ³ oplossing.

As die molêre konsentrasie met betrekking nie die bedrag van die oplossing, maar net om die oplosmiddel bepaal, is dit bekend as die molaliteit van die oplossing. Dit word gekenmerk deur die onafhanklikheid van die temperatuur.

Dikwels is die gewig konsentrasie aangedui in gram per 100 gram van die oplosmiddel. Vermenigvuldig hierdie syfer met 100%, is dit voorberei op 'n gewig persent (per konsentrasie). Dit wil sê, is hierdie metode wat die meeste gebruik soos toegepas op 'n swaelsuur oplossing.

Elke waarde van die oplossing konsentrasie, bepaal op 'n gegewe temperatuur, dit stem ooreen met 'n baie spesifieke digtheid (bv die digtheid van swaelsuur oplossing). Daarom, soms is dit gekenmerk oplossing. Byvoorbeeld, H ₂ SO ₄ oplossing, wat gekenmerk word persentasie konsentrasie 95,72%, 'n digtheid van 1,835 g / cm ³ by t = 20 ° C. Hoe om die konsentrasie van so 'n oplossing te bepaal, indien gegee net swaelsuur digtheid? Table gee sulke korrespondensie is 'n wedstryd van enige handboek oor die algemeen of analitiese chemie.

VOORBEELD konsentrasie herberekening

Laat gaan van een modus van uitdrukking aan 'n ander oplossing konsentrasie. Veronderstel dat ons H ₂ SO ₄ oplossing in water met 60% konsentrasie van belang. Ons eerste die digtheid van die ooreenstemmende swaelsuur te definieer. Tafel met persentasies (eerste kolom) en die ooreenstemmende digtheid van die waterige oplossing van H ₂ SO ₄ (vierde kolom), word hieronder getoon.

Dit bepaal die verlangde waarde wat gelyk is aan 1,4987 g / cm ^{3 is.} Ons bereken nou die molariteit van die oplossing. Want dit is dit nodig om die massa van H ₂ SO ₄ bepaal in 1 liter van die oplossing en die ooreenstemmende aantal mol suur.

Deel, wat 100 g van voorraad oplossing beset:

100 / 1,4987 = 66,7 ml.

Sedert in 66.7 ml van 60% oplossing vervat 60 g van die suur in 1 liter van dit sal bevat:

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

swaelsuur molêre gewig gelyk aan 98. Dus, die aantal mol vervat in 899,55 g van sy gram, sal wees:

899,55 / 98 = 9,18 mol.

Die afhanklikheid van die digtheid van die swaelsuur konsentrasie word getoon in Fig. hieronder.

Die gebruik van swaelsuur

Dit word gebruik in verskeie industrieë. In die produksie van yster en staal word gebruik vir die skoonmaak van die metaal oppervlak voor dit is bedek met 'n ander stof wat betrokke is by die skepping van sintetiese kleurstowwe, asook ander vorme van sure soos soutsuur en salpetersuur. Dit word ook gebruik in die vervaardiging van farmaseutiese produkte, kunsmis en plofstof, en is nog steeds 'n belangrike reagens in die verwydering van onsuiwerhede uit die ru-olie in die raffinering bedryf.

Hierdie chemiese is baie nuttig in die alledaagse lewe, en is maklik beskikbaar as 'n swaelsuur oplossing gebruik in lood-suur batterye (bv diegene wat in motors). So suur oor die algemeen 'n konsentrasie van uit sowat 30% tot 35% H ₂ SO _4, volgens die gewig, die balans - water.

Vir baie verbruikers aansoeke 30% H ₂ SO ₄ sal meer as genoeg wees om hul behoeftes te voorsien. Maar in die bedryf en dit vereis 'n baie hoër konsentrasie van swaelsuur. Tipies, tydens vervaardiging dit is die eerste keer verkry voldoende verdunde en besmet met organiese insluitings. Gekonsentreerde suur verkry in twee fases: die eerste, is dit aangepas tot 70%, en dan - in 'n tweede stap - is ingesamel om 96-98%, wat is die beperking van parameter vir ekonomies lewensvatbare produksie.

Die digtheid van die swaelsuur en sy variëteite

Hoewel byna 99% swaelsuur kortliks kan wees by reflux, maar die daaropvolgende verlies van SO ₃ by die kookpunt verminder die konsentrasie 98,3%. In die algemeen is die spesie met die indeks 98% meer stabiel in die stoor.

Kommersiële graad sure wissel in sy konsentrasie van belang, en waarvoor dit gekies dié waardes waarteen die lae kristallisasietemperatuur. Dit word gedoen om die verlies van swaelsuur kristalle te verminder neerslag tydens vervoer en berging. Die hoof variëteite is:

• Die toring (nitrous) - 75%. Swaelsuur digtheid van die klas is gelyk aan 1670 kg / m ^3. Kry sy sogenaamde. nitrous metode waarop die gevolglike nitroso behandel (dit is ook H ₂ SO _4, maar met ontbind stikstofoksiede) in die primêre vuur die gekalsineerde rou gas met swaeldioksied SO _2, in gevoer torings (vandaar die naam rasse). As gevolg hiervan toegeken suur en stikstofoksiede wat nie in die proses omgekom het nie, en sy het teruggegaan na die produksie-siklus.
• Kontak - 92,5-98,0%. Swaelsuur digtheid van 98% van die klas is gelyk aan 1836,5 kg / m ^3. Dit het ook verkry word vanaf opnemer gasse bevat SO _2, waarin die proses behels anhidried koolstofdioksied oksidasie te SU ₃ met sy kontak (vandaar die naam graad) met verskeie lae van soliede vanadium katalisator.
• Oleum - 104,5%. Sy digtheid is gelyk aan 1896,8 kg / m ^3. Hierdie oplossing van SO ₃ in H ₂ SO _4, waarin die eerste komponent bevat 20%, en suur - is 104,5%.
• Hoë-graad oleum - 114,6%. Sy digtheid - 2002 kg / m ^3.
• Battery - 92-94%.

Hoe werk die motor battery

Die werking van hierdie een van die gewildste elektriese toestelle is ten volle gebaseer op die elektrochemiese prosesse wat in die teenwoordigheid van waterige swaelsuur.

Motor battery bevat verdun swaelsuur elektroliet en positiewe en negatiewe elektrodes in die vorm van 'n paar plate. Positiewe plate is gemaak van 'n rooibruin materiaal - van looddioksied (PbO _2), en negatiewe - van grys "spons" lood (Pb).

Sedert die elektrodes is gemaak van lood of lood materiaal, is hierdie tipe van battery dikwels genoem loodsuurbattery. Sy gemak, t. E. Die uitsetspanning is direk bepaal deur wat in hierdie tyd die digtheid van swaelsuur (kg / m3 of g / cm ^3), gevul in die battery as die elektroliet.

Wat gebeur met die elektroliet wanneer die battery pap,

Die elektroliet loodsuurbattery is 'n herlaaibare oplossing van swaelsuur in 'n chemies suiwer gedistilleerde water met 'n konsentrasie van belang van 30% op volle lading. Net suur het 'n digtheid van 1,835 g / cm ^3, elektroliet - sowat 1,300 g / cm ^3. Wanneer die battery is ontslaan, kom dit elektrochemiese reaksies wat lei tot die swaelsuur van die elektroliet onttrek. konsentrasie van die oplossing hang byna eweredig aan die digtheid, so dit moet verminder as gevolg van die afname in elektroliet konsentrasie.

Solank as wat die ontslag stroom deur die battery suur algemeen gebruik word naby sy elektrodes en die elektroliet word meer verdunde. suur diffusie van die totale volume van die elektroliet en die elektrode plate ondersteun ongeveer konstant intensiteit van chemiese reaksies en gevolglik die uitsetspanning.

Aan die begin van die ontslag proses van diffusie van die suur elektroliet in die plaat kom vinnig, want die gevolglike sulfaat met nog behaal porieë in die aktiewe materiaal van die elektrodes. Wanneer sulfaat begin vorm en vul die porieë van die elektrodes, die diffusie plaasvind stadiger.

Teoreties is dit moontlik om voort te gaan om te kom solank al suur nie gebruik sal word, en die elektroliet sal bestaan uit suiwer water. Maar ervaring toon dat die vlak nie moet voortgaan na die elektroliet digtheid gedaal tot 1,150 g / cm ^3.

Wanneer die digtheid verlaag vanaf 1300 tot 1150, wat beteken dat daar nog baie sulfaat gevorm tydens die reaksie, en dit vul al porieë in die aktiewe materiaal op die plate, dws. E. Van die oplossing reeds gekies byna al swaelsuur. Die digtheid hang af van die konsentrasie proporsioneel, en insgelyks, die digtheid van die beheer van die battery hang. Fig. hieronder toon die afhanklikheid van battery elektroliet digtheid.

Die verandering van die digtheid van die elektroliet, die beste manier om te bepaal battery ontslag staat, met dien verstande dat dit behoorlik gebruik word.

Grade motor battery ontslag na gelang van die elektroliet digtheid

Sy digtheid moet elke twee weke word gemeet en moet altyd lees die rekord vir toekomstige gebruik word gehou.

Die digter elektroliet, hoe meer suur wat dit bevat en hoe meer die battery gelaai is. Digtheid 1,300-1,280 g / cm ³ dui op 'n volle lading. Tipies, na aanleiding van die battery ontslag graad wissel na gelang van die elektroliet digtheid:

• 1,300-1,280 - ten volle gelaai:
• 1,280-1,200 - meer as die helfte van leë;
• 1,200-1,150 - aangekla minder as die helfte;
• 1150 - byna leeg.

In 'n volgelaaide battery voor die koppeling van sy motor toevoerspanning van elke sel is 2,5-2,7 V. Sodra die vrag is verbind, die spanning vinnig daal tot sowat 2,1 V vir drie of vier minute. Dit is te danke aan die vorming van 'n dun laag van lood sulfaat op die oppervlak van die negatiewe elektrode plate en tussen die voortou laag en die metaal peroxide positiewe plate. Die finale waarde van die sel spanning na 'n padnetwerk verbind ongeveer 2,15-2,18 volts.

Wanneer huidige begin deur die battery vloei tydens die eerste uur van die operasie, daar is 'n spanningsval tot 2 V as gevolg van verhoogde interne weerstand sel as gevolg van die vorming van groter bedrae van sulfate wat die porieë van die plate en die keuse van die elektroliet suur vul. Kort voor aanvang van die vloei van die stroomdigtheid van die elektroliet is maksimaal en gelyk aan 1.300 g / cm ^3. Aanvanklik is dit onder druk kom gou, maar dan stel die gebalanseerde staat tussen die digtheid van suur naby die plate en aansienlik elektroliet volume seleksie elektrodes ondersteun suur betree nuwe stukke suur van die grootste deel van die elektroliet. Die gemiddelde digtheid van die elektroliet bly steeds afneem op die verhouding getoon in Fig. hierbo. Na 'n aanvanklike daling spanning stadiger afneem, sy koers van vermindering, hang af van die battery laai. Tyd ontslag skedule proses word aangetoon in Fig. hieronder.

Beheer van die toestand van die elektroliet in die battery

Om die digtheid hidrometer gebruik bepaal. Dit is saamgestel uit 'n verseëlde glasbuis met 'n uitbreiding aan die onderpunt, gevul met kwik of geskiet, en 'n gegradeerde skaal op die bopunt. Hierdie skaal gemerk vanaf 1100 tot 1300 met verskeie intermediêre waardes, soos getoon in Fig. hieronder. As die hidrometer geplaas in 'n elektroliet, sal dit sink tot 'n sekere diepte. So sal dit 'n sekere volume van elektroliet verplaas, en wanneer die ewewigsposisie bereik, sal die gewig van die ontwortelde volume net gelyk aan die gewig hidrometer wees. Sedert die digtheid van die elektroliet is gelyk aan die verhouding van sy gewig te volume, en gewig van die hidrometer bekend word, moet elke vlak van onderdompeling in die oplossing ooreenstem met 'n bepaalde sy digtheid. Sommige areometers het met die waardes van die digtheid skaal, maar word gekenmerk deur "Gelaaide", " 'n halwe syfer", "Vol ontslag" en dies meer.