Il-konċentrazzjoni u d-densità tal-aċidu sulfuriku. Id-dipendenza tad-densità tal-konċentrazzjoni ta 'aċidu sulfuriku fil-batterija tal-karozzi

Iddilwixxi u kkonċentrati aċidu sulfuriku - huwa kimiċi sabiex importanti li dawn jipproduċu aktar fid-dinja minn kull sustanza oħra. ġid ekonomiku tal-pajjiż tista 'tiġi evalwata f'termini ta' aċidu fih sulfuriku prodotta.

proċess dissoċjazzjoni

Aċidu sulfuriku huwa użat fil-forma ta 'soluzzjonijiet milwiema ta' konċentrazzjonijiet varji. Hija jgħaddi reazzjoni dissoċjazzjoni f'żewġ stadji, li jipproduċu joni ⁺ H huma f'soluzzjoni.

H ₂ SO ₄ = H ^{+ +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2.

Aċidu sulfuriku huwa qawwi, u l-ewwel stadju ta 'dissoċjazzjoni iseħħ tant malajr li kważi kollha tal-molekula oriġinali jitqassmu H ⁺ -ions u HSO ₄ ^-1 -ions (sulfat tal-idroġenu) f'soluzzjoni. Reċenti parzjalment jiddiżintegraw aktar, jirrilaxxa H ⁺ joni oħra u jħallu jone sulfat (SO ₄ ^-2) f'soluzzjoni. Madankollu, hydrogensulfate, bħala aċidu dgħajjef, għadu prevalenti f'soluzzjoni ta 'H ⁺ u SO ₄ ^-2. dissoċjazzjoni Imla dan iseħħ biss meta d-densità tas-soluzzjoni ta 'aċidu sulfuriku huwa qrib il -densità ta' ilma, r. F taħt dilwizzjoni għolja.

Proprjetajiet ta 'aċidu sulfuriku

Huwa speċjali fis-sens li tista 'taġixxi bħala aċidu konvenzjonali jew ossidant qawwija - skond it-temperatura u l-konċentrazzjoni. Soluzzjoni dilwita ta kiesħa ta 'aċidu sulfuriku jirreaġixxi mal-metall attiv li jagħti l-melħ (sulfat) u l-evoluzzjoni ta' gass idroġenu. Per eżempju, ir-reazzjoni bejn kesħa dilwit H ₂ SO ₄ (jekk wieħed jassumi dissoċjazzjoni full-pass tagħha) u żingu metalliku kif ġej:

Zn + H ₂ SO ₄ = ZnSO ₄ + H _2.

L-aċidu sulfuriku kkonċentrat jaħraq, li d-densità hija ta 'madwar 1.8 g / ^cm3, jista' jaġixxi bħala ossidant, tirreaġixxi ma 'materjali li huma ġeneralment inerti għall-aċidi, bħal per eżempju ram metalliku. Matul ir-reazzjoni, il-ram huwa ossidizzat, u l-massa aċidu huwa mnaqqas, soluzzjoni hija ffurmata mill sulfat tar-ram (II) fl-ilma u dijossidu gassuża kubrit (SO ₂₎ minflok idroġenu, li jkunu mistennija billi jirreaġixxi l-aċidu bil-metall.

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

Kif ġeneralment espressa mill-konċentrazzjoni ta 'soluzzjonijiet

Attwalment, il-konċentrazzjoni ta 'kull soluzzjoni jista' jiġi espress b'modi differenti, iżda l-konċentrazzjoni aktar użati fil-piż. Dan juri n-numru ta 'grammi ta' sustanza li tinħall fil ċertu piż jew volum tas-soluzzjoni jew solvent (tipikament 1000 g, 1000 ^cm3, 100 ^cm3 u 1 ^dm3). Minflok il-massa fi grammi ta 'sustanza tista' tieħu l-kwantità, espressa moles, - allura l-miksub il-konċentrazzjoni molari ta '1000 g jew 1 ^dm3 soluzzjoni.

Jekk il-konċentrazzjoni molari determinati f'relazzjoni ma 'l-ammont tas-soluzzjoni, iżda biss sal-solvent, huwa msejjaħ il-molality tas-soluzzjoni. Huwa kkaratterizzat minn l-indipendenza tat-temperatura.

Spiss il-konċentrazzjoni piż indikat fi grammi kull 100 gramma ta 'solvent. Mmultiplikat din il-figura b'100%, huwa ppreparat fuq mija piż (kull konċentrazzjoni). Jiġifieri, dan il-metodu huwa użat l-aktar ta 'spiss kif applikata għal soluzzjoni ta' aċidu sulfuriku.

Kull valur tal-konċentrazzjoni soluzzjoni, determinat f'temperatura partikolari, din tikkorrispondi għal densità speċifiċi ħafna (eż, id-densità tas-soluzzjoni ta 'aċidu sulfuriku). Għalhekk, xi kultant huwa kkaratterizzat soluzzjoni. Per eżempju, H ₂ SO ₄ soluzzjoni, il-konċentrazzjoni perċentwali ta ikkaratterizzat 95.72%, densità ta '1.835 g / ^cm3 f' t = 20 ° C Kif biex jiddeterminaw il-konċentrazzjoni ta 'tali soluzzjoni, jekk jingħataw biss densità sulfuriku aċidu? Tabella li tagħti tali korrispondenza huwa apparat ta 'kull textbook fuq il-kimika ġenerali jew analitika.

kalkolu mill-ġdid konċentrazzjoni EŻEMPJU

Itlaq minn mezz ta 'espressjoni għal konċentrazzjoni ieħor soluzzjoni. Ejja ngħidu li għandna H ₂ SO ₄ soluzzjoni fl-ilma b'konċentrazzjoni ta '60% ta' interess. Aħna l-ewwel jiddefinixxi d-densità tal-aċidu sulfuriku korrispondenti. Tabella fihom perċentwali (l-ewwel kolonna) u d-densità korrispondenti tas-soluzzjoni akwea ta 'H ₂ SO ₄ (raba' kolonna), huwa muri hawn taħt.

Dan jiddetermina l-valur mixtieq li hija ugwali għal 1.4987 g / ^cm3. Aħna issa jikkalkulaw il-molarità tas-soluzzjoni. Għal dan huwa meħtieġ li jistabbilixxi l-massa ta 'H ₂ SO ₄ fil 1 litru ta 'soluzzjoni u n-numru korrispondenti ta' moles ta 'aċidu.

Volum, li jokkupaw 100 g ta 'soluzzjoni stokk:

100 / 1.4987 = 66.7 ml.

Peress li 66.7 ml ta '60% soluzzjoni fih 60 g ta' l-aċidu fl-1 litru ta 'dan se jkun fih:

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

sulfuriku piż molekulari aċidu ugwali għal 98. Għalhekk, in-numru ta 'moles li hemm fil 899.55 g ta' gramma tagħha, se jkun:

899.55 / 98 = 9.18 mole.

Id-dipendenza tad-densità tal-konċentrazzjoni ta 'aċidu sulfuriku huwa muri fil-Fig. hawn taħt.

L-użu ta 'aċidu sulfuriku

Huwa użat fl-industriji varji. Fil-produzzjoni tal-ħadid u l-azzar huwa użat għat-tindif tal-wiċċ tal-metall qabel ma jkunx kopert bil sustanza oħra involuti fil-ħolqien ta 'żebgħa sintetiċi kif ukoll tipi oħra ta' aċidi bħal idrokloriku u nitriku. Huwa wkoll użata fil-manifattura ta 'prodotti farmaċewtiċi, fertilizzanti u splussivi, u għadx hemm xi reaġent importanti fit-tneħħija impuritajiet mill-żejt mhux raffinat fl-industrija tar-raffinar.

Dan kimika hija estremament utli fil-ħajja ta 'kuljum, u huwa faċilment disponibbli bħala soluzzjoni ta' aċidu sulfuriku użat fil-batteriji taċ-ċomb-aċidu (eż, dawk li huma fil-karozzi). Tali aċidu ġeneralment għandu konċentrazzjoni ta 'minn madwar 30% sa 35% H ₂ SO ₄ skond il-piż, il-bilanċ - ilma.

Għal ħafna applikazzjonijiet tal-konsumatur H ₂ 30% SO ₄ se jkun aktar minn biżżejjed biex jilħqu l-bżonnijiet tagħhom. Madankollu, fl-industrija u dan jirrikjedi konċentrazzjoni ogħla ta 'aċidu sulfuriku. Tipikament, waqt il-manifattura huwa l-ewwel jinkiseb dilwit u kkontaminat bil inklużjonijiet organiċi biżżejjed. Aċidu konċentrat jinkiseb f'żewġ stadji: l-ewwel, kien aġġustat għal 70%, u mbagħad - fit-tieni pass - togħla għal 96-98%, li hija l-parametru li jillimita għall-produzzjoni ekonomikament vijabbli.

Id-densità tal-aċidu sulfuriku u l-varjetajiet tiegħu

Għalkemm kważi 99% aċidu sulfuriku jista 'jkun fil-qosor fil rifluss, iżda telf sussegwenti ta' SO ₃ fil-punt tat-togħlija inaqqas il-konċentrazzjoni 98.3%. B'mod ġenerali, l-ispeċi bil-indiċi 98% aktar stabbli fil-ħażna.

aċidi grad Kummerċjali jvarjaw fil-konċentrazzjoni tagħha ta 'interess, u li għalihom huwa magħżul dawk il-valuri li bihom l temperatura kristallizzazzjoni baxx. Dan isir biex jitnaqqas it-telf ta 'kristalli aċidu sulfuriku preċipitat matul it-trasportazzjoni u l-ħażna. Il-varjetajiet ewlenin huma:

• It-torri (nitruż) - 75%. densità aċidu sulfuriku tal-klassi hija ugwali għal 1670 kg / ^m3. Get tiegħu hekk imsejħa. metodu nitruż li fiha l-nitroso tirriżulta ittrattat (dan huwa wkoll H ₂ SO _4, iżda ma ossidi tan-nitroġenu maħlul) fil-primarja isparar id-dijossidu tal-gass mhux ipproċessat kalċinat fih kubrit _SO2, fil-torrijiet infurrati (għalhekk il-varjetajiet isem). Bħala riżultat allokat ossidi aċidu u tan-nitroġenu li mhumiex ikkunsmati fil-proċess, u lura lill-ċiklu tal-produzzjoni.
• Kuntatt - 92,5-98,0%. densità aċidu sulfuriku ta '98% tal-klassi hija ugwali għal 1836.5 kg / ^m3. Hija kisbet ukoll minn gassijiet roaster fihom SO _2, fejn il-proċess jinkludi ossidazzjoni dijossidu anidride biex SO ₃ ma 'kuntatt tiegħu (għalhekk l-grad isem) ma' saffi multipli ta 'katalist vanadju solidu.
• Oleu - 104.5%. densità tiegħu huwa ugwali għal 1896.8 kg / ^m3. Din is-soluzzjoni ta 'SO ₃ H ₂ SO _4, fejn l-ewwel komponent fiha 20%, u l-aċidu - huwa 104.5%.
• Grad għoli oleu - 114.6%. densità tiegħu - 2002 kg / ^m3.
• Battery - 92-94%.

Kif il-batterija tal-karozzi

L-operazzjoni ta 'dan f'wieħed mill-tagħmir elettriku l-aktar popolari hija bbażata kompletament fuq il-proċessi elettrokimiku li jseħħu fil-preżenza ta' aċidu sulfuriku milwiem.

batterija tal-karozzi fih iddilwa elettroliti aċidu sulfuriku, u elettrodi pożittivi u negattivi fil-forma ta 'diversi pjanċi. pjanċi pożittivi huma magħmula minn materjal ħamrani-kannella - ta 'dijossidu ċomb (PbO _2), u negattivi - ta' grayish "sponża" ċomb (Pb).

Peress li l-elettrodi huma magħmula minn ċomb jew materjal biċ-ċomb, dan it-tip ta 'batterija huwa spiss imsejjaħ batterija ċomb-aċidu. E. Il-vultaġġ output tagħha operabilità, t. Jiġi kkalkulat direttament permezz ta 'liema huwa f'dan il-ħin id-densità ta' aċidu sulfuriku (kg / m3 jew g / ^cm3), mimlija fil-batterija bħala l-elettrolit.

X'jiġri mal-elettrolit meta l-iskariki batterija,

L-elettrolit batterija ċomb-aċidu huwa soluzzjoni rechargeable ta 'aċidu sulfuriku fil-ilma distillat kimikament pur b'konċentrazzjoni ta' interess ta '30% fil-ħlas sħiħ. aċidu nett għandu densità ta '1.835 g / ^cm3, elettrolit - madwar 1.300 g / ^cm3. Meta l-batterija huwa mormi, it reazzjonijiet elettrokimiku jseħħu tirriżulta fl-aċidu sulfuriku rtirati mis-elettrolit. konċentrazzjoni tas-soluzzjoni tiddependi kważi proporzjonali għad-densità, u għalhekk għandu jonqos minħabba t-tnaqqis fil-konċentrazzjoni elettroliti.

Sakemm flussi kwittanza attwali permezz tal-aċidu tal-batterija hija użata ħafna qrib elettrodi tiegħu u l-elettrolit isir aktar dilwit. diffużjoni aċidu mill-volum totali tal-elettrolit u l-pjanċi elettrodu jappoġġja intensità approssimativament kostanti ta 'reazzjonijiet kimiċi u, konsegwentement, il-vultaġġ output.

Fil-bidu tal-proċess ta 'kwittanza tal diffużjoni ta' l-elettrolit aċidu fl-pjanċa iseħħ malajr minħabba l-sulfat tirriżulta b'pori għadhom skorja fil-materjal attiv tal-elettrodi. Meta sulfat jibda biex jiffurmaw u imla l-pori tal-elettrodi, it-tixrid jseħħ aktar bil-mod.

Teoretikament huwa possibbli li jkompli jaqdi sakemm kollha aċidu mhux se jintużaw, u l-elettroliti se jkun magħmul minn ilma pur. Madankollu, l-esperjenza turi li l-livell m'għandux ikompli wara d-densità elettrolit niżel għal 1.150 g / ^cm3.

Meta d-densità jonqos milli 1,300 sa 1,150, li jfisser li ħafna sulfat ġiet iffurmata matul ir-reazzjoni, u timla kollha pori fil-materjal attiv fuq il-pjanċi, jiġifieri. E. Mis-soluzzjoni diġà magħżula kważi kollha aċidu sulfuriku. Id-densità tiddependi fuq il-konċentrazzjoni proporzjonalment, u l-istess, id-densità tal-ħlas tal-batterija jiddependi. Fig. hawn taħt turi d-dipendenza ta 'densità batterija elettroliti.

Nibdlu l-densità tal-elettroliti, l-aħjar mezz ta 'determinazzjoni istat kwittanza batterija, sakemm dan ikun użat kif suppost.

Gradi kwittanza batterija tal-karozzi jiddependi fuq id-densità elettrolit

densità tiegħu għandha titkejjel kull ġimgħatejn u għandu jkun dejjem miżmum qari ir-rekord għall-użu fil-futur.

L-elettrolit aktar dens, l-aktar aċidu li jkun fiha u l-aktar l-batterija tkun iċċarġjata. Densità 1,300-1,280 g / cm ³ jindika ħlas sħiħ. Tipikament, wara l-grad kwittanza-batterija jvarjaw skond il-densità elettrolit:

• 1,300-1,280 - kollox iċċarġjat:
• 1,280-1,200 - aktar minn nofs vojta;
• 1,200-1,150 - ntaxxati inqas minn nofs;
• 1150 - kważi vojta.

Fi batterija u ċċarġjati kompletament qabel tikkonnettja vultaġġ tal-provvista tal-karozzi tiegħu ta 'kull ċellula hija 2.5-2.7 V. Hekk kif it-tagħbija huwa konness, il-vultaġġ malajr jaqa' għal madwar 2.1 V għal tlieta jew erba 'minuti. Dan huwa dovut għall-formazzjoni ta 'saff irqiq ta' sulfat taċ-ċomb fuq il-wiċċ tal-pjanċi elettrodu negattivi u bejn is-saff ċomb u l-perossidu tal-metall pjanċi pożittivi. -Valur finali tal-vultaġġ ċellula wara netwerk tat-toroq li jgħaqqdu madwar 2,15-2,18 volt.

Meta attwali jibda jgħaddi minn ġo l-batterija matul l-ewwel siegħa ta 'operazzjoni, hemm waqgħa fil-vultaġġ għal 2 V minħabba żieda reżistenza ċelloli intern minħabba l-formazzjoni ta' ammonti akbar ta 'sulfat li timla l-pori tal-pjanċi u l-għażla tal-aċidu elettroliti. Ftit qabel jibda l-fluss tad-densità attwali tal-elettrolit huwa massimu u daqs 1.300 g / ^cm3. Inizjalment baxxa li jiġri malajr, iżda mbagħad l-istat bilanċjat bejn id-densità ta 'aċidu ħdejn il-pjanċi u elettrodi għażla volum sostanzjalment elettroliti aċidu jidħlu aċidu biċċiet ġdid mill-massa tal-elettrolit appoġġjati. Id-densità medja tal-elettroliti ikompli jonqos b'mod kostanti fuq ir-relazzjoni muri fil-Fig. hawn fuq. Wara vultaġġ qatra inizjali jonqos aktar bil-mod, ir-rata tagħha ta 'tnaqqis tiddependi fuq it-tagħbija batterija. Ħin proċess ta 'kwittanza iskeda muri fil-Fig. hawn taħt.

Kontroll ta 'l-istat ta' l-elettroliti fis-batterija

Biex tiddetermina l-idrometru densità użata. Huwa magħmul minn tubu tal-ħġieġ issiġillat bl-estensjoni fil-tarf t'isfel, mimlija bil-merkurju jew maqtul bi sparatura, u skala gradat fuq il-tarf ta 'fuq. Din l-iskala ttikkettjati minn 1,100 sa 1,300 mal-valuri intermedji varji, kif muri fil-Fig. hawn taħt. Jekk il-idrometru titqiegħed fi elettroliti, se sink għal ċertu fond. Għalhekk se displace ċertu volum ta 'elettroliti, u meta l-pożizzjoni ta' ekwilibriju jintlaħaq, il-piż tal-volum spjazzat se jkun biss ugwali għall-idrometru piż. Peress li l-densità tal-elettrolit huwa daqs il-proporzjon tal-piż tagħha għall-volum, u l-piż tal-idrometru huwa magħruf, allura kull livell ta 'immersjoni fis-soluzzjoni tikkorrispondi għal-densità tiegħu partikolari. Xi idrometri għandhom mal-valuri ta 'l-iskala densità, iżda huma mmarkati b' "Ħlas mitlub", "nofs ċifri", "rilaxx sħiħ" jew simili.