Kepekatan dan ketumpatan asid sulfurik. Pergantungan ketumpatan kepekatan asid sulfurik dalam bateri kereta

Mencairkan dan pekat asid sulfurik - ia adalah bahan kimia penting bahawa mereka menghasilkan lebih banyak di dunia daripada apa-apa bahan lain. kekayaan ekonomi negara boleh dinilai dari segi mengeluarkan asid dalamnya sulfurik.

proses penceraian

asid sulfurik digunakan dalam bentuk larutan akueus yang pelbagai kepekatan. Dia mengalami tindak balas penceraian dalam dua peringkat, menghasilkan H ⁺ ion dalam larutan.

H ₂ SO ₄ = H ^{+ +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2.

asid sulfurik adalah yang kuat, dan peringkat pertama penceraian berlaku dengan cepat bahawa hampir semua molekul asal terurai menjadi H ⁺ -ions dan HSO ₄ ^-1 -ions (hidrogen sulfat) dalam larutan. Baru-baru ini sebahagiannya hancur lagi, melepaskan H ⁺ ion lain dan meninggalkan ion sulfat (SO ₄ ^-2) dalam larutan. Walau bagaimanapun, hydrogensulfate, iaitu asid yang lemah, masih wujud dalam larutan H ⁺ dan SO ₄ ^-2. penceraian lengkap ia hanya berlaku apabila ketumpatan larutan asid sulfurik adalah berhampiran dengan ketumpatan air, r. F di bawah pencairan tinggi.

Sifat-sifat asid sulfurik

Ia adalah istimewa dalam erti kata bahawa ia boleh bertindak sebagai asid konvensional atau pengoksida yang kuat - bergantung kepada suhu dan kepekatan. A larutan cair sejuk asid sulfurik bertindak balas dengan logam aktif untuk memberi garam (sulfat) dan evolusi gas hidrogen. Sebagai contoh, tindak balas antara sejuk cair H ₂ SO ₄ (dengan andaian penuh langkah yang penceraian) dan zink logam seperti berikut:

Zn + H ₂ SO ₄ = ZnSO ₄ + H _2.

Asid sulfurik pekat panas, yang ketumpatan adalah kira-kira 1.8 g / cm ^3, boleh bertindak sebagai oksida yang, bertindak balas dengan bahan-bahan yang biasanya lengai kepada asid, seperti contohnya tembaga logam. Semasa tindak balas, tembaga adalah teroksida, dan jisim yang asid dikurangkan, penyelesaian yang terbentuk kuprum sulfat (II) di dalam air dan sulfur dioksida gas (SO ₂₎ dan bukannya hidrogen, yang akan dijangka dengan memberi tindak balas asid dengan logam.

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

Sebagai umumnya dinyatakan oleh kepekatan penyelesaian

Sebenarnya, kepekatan mana-mana penyelesaian boleh dinyatakan dalam cara yang berbeza, tetapi kepekatan yang paling banyak digunakan mengikut berat. Ia menunjukkan bilangan gram bahan larut dalam berat atau jumlah tertentu daripada penyelesaian atau pelarut (biasanya 1000 g, 1000 cm ^3, 100 cm ³ dan 1 dm ^3). Bukannya jisim dalam gram bahan boleh mengambil yang, dinyatakan dalam tahi lalat, - maka yang diperolehi kepekatan molar 1000 g atau 1 dm ³ larutan.

Jika kepekatan molar ditentukan berkaitan tidak jumlah penyelesaian, tetapi hanya kepada pelarut, ia dipanggil molality penyelesaian. Ia mempunyai ciri-ciri kebebasan suhu.

Sering kepekatan berat yang ditunjukkan dalam gram per 100 gram pelarut. Mendarab angka ini dengan 100%, ia disediakan pada peratus berat (per kepekatan). Iaitu, kaedah ini adalah yang paling kerap digunakan sebagaimana yang digunakan dalam larutan asid sulfurik.

Setiap nilai kepekatan penyelesaian, yang ditentukan pada suhu tertentu, ia sepadan dengan kepadatan yang sangat khusus (contohnya, ketumpatan larutan asid sulfurik). Oleh itu, kadang-kadang ia mempunyai ciri-ciri penyelesaian. Sebagai contoh, H ₂ SO ₄ penyelesaian, dicirikan kepekatan peratusan 95,72%, kepadatan 1,835 g / cm ³ pada t = 20 ° C. Bagaimana untuk menentukan kepekatan larutan seperti itu, jika diberikan hanya ketumpatan sulfurik asid? Jadual yang memberikan surat itu adalah perlawanan mana-mana buku teks kimia am atau analisis.

CONTOH kepekatan pengiraan semula

Melepaskan dari satu mod bersuara kepada kepekatan larutan lain. Katalah kita mempunyai H ₂ SO ₄ penyelesaian di dalam air dengan 60% kepekatan kepentingan. Mula-mula kita menentukan ketumpatan asid sulfurik yang sepadan. Jadual yang mengandungi peratusan (ruangan pertama) dan ketumpatan yang berkaitan dengan penyelesaian akueus H ₂ SO ₄ (ruangan keempat), ditunjukkan di bawah.

Ia menentukan nilai yang dikehendaki yang sama dengan 1,4987 g / cm ^3. Kami sedang mengira kemolaran larutan. Untuk ini, ia adalah perlu untuk menentukan jisim H ₂ SO ₄ dalam 1 liter larutan dan nombor yang sepadan mol asid.

Volume, yang menduduki 100 g penyelesaian saham:

100 / 1,4987 = 66.7 ml.

Kerana dalam 66.7 ml larutan 60% yang terkandung 60 g asid dalam 1 liter ia akan mengandungi:

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

asid sulfurik berat molar sama dengan 98. Oleh itu, bilangan mol yang terkandung dalam 899,55 g gram, akan menjadi:

899,55 / 98 = 9.18 mol.

Pergantungan ketumpatan kepekatan asid sulfurik ditunjukkan dalam Rajah. di bawah.

Penggunaan asid sulfurik

Ia digunakan dalam pelbagai industri. Dalam pengeluaran besi dan keluli digunakan untuk membersihkan permukaan logam sebelum ia dilindungi dengan bahan lain yang terlibat dalam penciptaan pewarna sintetik dan juga lain-lain jenis asid seperti hidroklorik dan nitrik. Ia juga digunakan dalam pembuatan produk farmaseutikal, baja dan bahan letupan, dan masih merupakan reagen penting dalam menghapuskan kekotoran dari minyak mentah dalam industri penapisan.

kimia ini adalah amat berguna dalam kehidupan sehari-hari, dan mudah didapati sebagai larutan asid sulfurik digunakan dalam bateri asid plumbum (contohnya, orang-orang yang berada di dalam kereta). asid tersebut biasanya mempunyai kepekatan daripada kira-kira 30% kepada 35% H ₂ SO ₄ mengikut berat, baki - air.

Bagi kebanyakan aplikasi pengguna H ₂ 30% SO ₄ akan menjadi lebih daripada cukup untuk memenuhi keperluan mereka. Walau bagaimanapun, dalam industri dan ia memerlukan tumpuan yang lebih tinggi asid sulfurik. Biasanya, semasa pembuatan ia terlebih dahulu cukup cair dan tercemar dengan benda organik. asid pekat diperolehi dalam dua peringkat: pertama, ia telah diselaraskan kepada 70%, dan kemudian - dalam langkah kedua - dinaikkan kepada 96-98%, yang merupakan parameter yang menghadkan pengeluaran yang berdaya maju dari segi ekonomi.

Ketumpatan asid sulfurik dan kelainan

Walaupun hampir 99% asid sulfurik boleh secara ringkas di refluks, tetapi kehilangan berikutnya SO ₃ pada titik didih mengurangkan kepekatan kepada 98.3%. Secara umum, spesis dengan indeks 98% lebih stabil dalam simpanan.

asid gred komersial berbeza dari segi kepekatannya kepentingan, dan yang mana ia dipilih nilai-nilai di mana suhu penghabluran rendah. Ini dilakukan untuk mengurangkan kehilangan kristal asid sulfurik mendak semasa pengangkutan dan penyimpanan. Jenis-jenis yang utama ialah:

• Menara (nitrus) - 75%. ketumpatan asid sulfurik kelas adalah sama dengan 1670 kg / m ^3. Dapatkan beliau dipanggil. Cara nitrus di mana nitroso yang terhasil dirawat (ini juga H ₂ SO _4, tetapi dengan oksida nitrogen terlarut) dalam utama menembak sulfur gas mentah calcined mengandungi dioksida SO _2, ke menara dipenuhi (dengan itu jenis nama). Hasilnya diperuntukkan asid dan nitrogen oksida yang tidak digunakan dalam proses ini, dan kembali ke kitaran pengeluaran.
• Hubungi - 92,5-98,0%. ketumpatan asid sulfurik 98% kelas adalah sama dengan 1836,5 kg / m ^3. Ia juga diperolehi daripada gas roaster mengandungi SO _2, di mana proses yang terdiri daripada pengoksidaan acetic dioksida untuk SO ₃ dengan kenalan yang (dengan itu gred nama) dengan pelbagai lapisan pemangkin vanadium kukuh.
• Oleum - 104.5%. ketumpatannya adalah sama dengan 1896,8 kg / m ^3. Ini penyelesaian SO ₃ H ₂ SO _4, di mana komponen pertama mengandungi 20%, dan asid - adalah 104.5%.
• Gred tinggi oleum - 114.6%. Its ketumpatan - 2002 kg / m ^3.
• Bateri - 92-94%.

Bagaimana bateri kereta

Operasi ini salah satu daripada alat-alat elektrik yang paling popular adalah berdasarkan sepenuhnya kepada proses elektrokimia yang berlaku dalam kehadiran asid sulfurik.

Automobile bateri mengandungi mencairkan elektrolit asid sulfurik, dan elektrod positif dan negatif dalam bentuk beberapa plat. plat positif diperbuat daripada bahan yang berwarna perang kemerahan - plumbum dioksida (PbO _2), dan negatif - daripada grayish "span" plumbum (Pb).

Sejak elektrod diperbuat daripada plumbum atau bahan berplumbum, jenis bateri sering dipanggil asid plumbum bateri. Its operability, t. E. Voltan output langsung ditentukan oleh apa yang pada masa ini ketumpatan asid sulfurik (kg / m3 atau g / cm ^3), diisi dalam bateri sebagai elektrolit.

Apa yang berlaku dengan elektrolit apabila pelepasan bateri,

Elektrolit bateri asid plumbum adalah satu penyelesaian yang boleh dicas semula asid sulfurik di dalam air suling yang kimia tulen dengan kepekatan kepentingan 30% di cas penuh. asid bersih mempunyai ketumpatan 1,835 g / cm ^3, elektrolit - kira-kira 1,300 g / cm ^3. Apabila bateri telah dilepaskan, ia tindak balas elektrokimia berlaku menyebabkan asid sulfurik menarik diri daripada elektrolit. kepekatan larutan bergantung hampir berkadar dengan ketumpatan, jadi ia akan berkurangan disebabkan oleh penurunan dalam kepekatan elektrolit.

Selagi mengalir semasa pelepasan melalui asid bateri digunakan secara meluas berhampiran elektrod dan elektrolit menjadi lebih cair. penyebaran asid dari jumlah keseluruhan elektrolit dan plat elektrod menyokong intensiti malar tindak balas kimia dan, akibatnya, voltan keluaran.

Pada awal proses pelepasan penyebaran elektrolit asid dalam plat berlaku dengan cepat kerana sulfat yang terhasil dengan liang lagi menjaringkan gol pada bahan aktif elektrod. Apabila sulfat mula terbentuk dan mengisi liang-liang elektrod, penyebaran berlaku dengan lebih perlahan-lahan.

Secara teorinya ia adalah mungkin untuk terus menunaikan selagi semua asid tidak akan digunakan, dan elektrolit akan terdiri daripada air tulen. Walau bagaimanapun, pengalaman menunjukkan bahawa tahap tidak perlu terus selepas ketumpatan elektrolit menurun kepada 1.150 g / cm ^3.

Apabila ketumpatan berkurangan daripada 1,300 kepada 1,150, yang bermaksud bahawa banyak sulfat telah ditubuhkan semasa tindak balas, dan ia memenuhi semua liang dalam bahan aktif di atas pinggan, iaitu. E. Dari penyelesaian telah dipilih hampir semua asid sulfurik. ketumpatan bergantung kepada kepekatan berkadaran, dan begitu juga, ketumpatan caj bateri bergantung. Ara. bawah menunjukkan pergantungan ketumpatan bateri elektrolit.

Mengubah ketumpatan elektrolit, cara terbaik untuk menentukan keadaan pelepasan bateri, dengan syarat ia digunakan dengan betul.

Darjah pelepasan bateri kereta bergantung kepada ketumpatan elektrolit

ketumpatannya harus diukur setiap dua minggu dan mesti sentiasa disimpan membaca rekod untuk kegunaan masa depan.

Elektrolit lebih padat, lebih asid ia mengandungi dan lebih bateri dicas. Ketumpatan 1,300-1,280 g / cm ³ menunjukkan cas penuh. Biasanya, berikutan tahap pelepasan bateri berbeza-beza bergantung kepada ketumpatan elektrolit:

• 1,300-1,280 - dicas sepenuhnya:
• 1,280-1,200 - lebih daripada separuh kosong;
• 1,200-1,150 - bayaran yang lebih sedikit daripada separuh;
• 1150 - hampir kosong.

Dalam bateri yang dicas penuh sebelum menyambung voltan bekalan automotif setiap sel adalah 2,5-2,7 V. Sebaik sahaja beban disambungkan, voltan yang cepat jatuh kepada kira-kira 2.1 V selama tiga atau empat minit. Ini adalah disebabkan oleh pembentukan lapisan nipis sulfat plumbum ke atas permukaan plat elektrod negatif dan antara lapisan plumbum dan logam peroksida plat positif. Nilai akhir voltan sel selepas rangkaian jalan yang menghubungkan kira-kira 2,15-2,18 volt.

Apabila arus mula mengalir melalui bateri pada jam pertama operasi, terdapat penurunan voltan untuk 2 V disebabkan oleh peningkatan rintangan sel dalaman akibat pembentukan jumlah yang lebih besar sulfat yang mengisi liang-liang plat dan pemilihan asid elektrolit. Tidak lama sebelum permulaan aliran ketumpatan arus elektrolit adalah maksimum dan sama dengan 1.300 g / cm ^3. Pada mulanya ia Underpressure berlaku dengan cepat, tetapi kemudian menetapkan keadaan seimbang antara ketumpatan asid berhampiran dengan plat dan dengan ketara elektrolit elektrod seleksi disokong asid memasukkan baru asid keping dari sebahagian besar daripada elektrolit. Ketumpatan purata elektrolit terus berkurangan dengan mantap pada hubungan yang ditunjukkan dalam Rajah. atas. Selepas voltan drop awal berkurangan lebih perlahan, kadar pengurangan bergantung kepada beban bateri. Masa proses jadual pelepasan ditunjukkan dalam Rajah. di bawah.

Kawalan keadaan elektrolit dalam bateri

Untuk menentukan hidrometer ketumpatan yang digunakan. Ia terdiri daripada tiub kaca yang tertutup dengan sambungan di bahagian bawah, penuh dengan merkuri atau ditembak, dan skala yang dinilai pada akhir atas. skala ini dilabel dari 1,100 kepada 1,300 dengan pelbagai nilai perantaraan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. di bawah. Jika hidrometer itu diletakkan di dalam suatu elektrolit, ia akan tenggelam ke kedalaman tertentu. Oleh itu ia akan menggantikan jumlah tertentu elektrolit, dan apabila kedudukan keseimbangan dicapai, berat jumlah pelarian akan hanya sama dengan hidrometer berat. Sejak ketumpatan elektrolit sama dengan nisbah berat kepada kelantangan, dan berat hidrometer diketahui, maka setiap tahap perendaman dalam larutan sepadan dengan tertentu ketumpatannya. Beberapa hydrometer mempunyai dengan nilai-nilai skala ketumpatan, tetapi ditandai dengan "Dikenakan", "separuh angka", "melepaskan Penuh" atau sebagainya.