Pitoisuus ja tiheys rikkihappoa. Riippuvuus tiheys rikkihapon pitoisuus auton akku

Laimennetaan ja konsentroitiin rikkihappo - se on niin tärkeää, kemikaaleja, että ne tuottavat enemmän maailmassa kuin mitä tahansa muuta ainetta. Taloudellinen runsaasti maa voidaan arvioida suhteen siinä muodostuu rikkihappoa.

dissosiaatioprosessin

Rikkihappoa käytetään muodossa, vesiliuosten eri pitoisuuksia. Hän läpikäy dissosiaatio reaktio kahdessa vaiheessa, tuottaa H ⁺ ioneja liuoksessa.

H _{2SO 4} = H ^{+ +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} _SO4 ^-2.

Rikkihappo on vahva, ja ensimmäinen vaihe dissosiaatio tapahtuu niin nopeasti, että käytännöllisesti katsoen kaikki alkuperäisen molekyylin jakautuvat H ⁺ -ioneja ja HSO ₄ ^-1 -ioneja (vetysulfaatti) liuoksessa. Viime osittain hajota edelleen ja vapauttaa H ⁺ -ioneja muut ja jättää sulfaatti-ioni _(SO4 ^-2) liuoksessa. Kuitenkin, vetysulfaatti, joka on heikko happo, vallitsee yhä liuokseen, jossa oli H ⁺ ja SO ₄ ^-2. Täydellinen dissosiaatio se tapahtuu vain, kun tiheys rikkihapon liuos on lähellä veden tiheyttä, r. F korkean laimennuksen.

Ominaisuudet rikkihapon

Se on erityinen siinä mielessä, että se voi toimia tavanomainen happo tai vahvan hapettimen - riippuen lämpötilasta ja konsentraatio. Kylmää laimeaa rikkihappoa reagoi aktiivista metallia, jolloin saatiin suola (sulfaatti) ja vetykaasun. Esimerkiksi, välinen reaktio kylmällä, laimealla H _{2SO 4} (olettaen, että sen koko vaihe hajoamisen) ja metallinen sinkki seuraavasti:

Zn + H _{2SO 4} = ZnSO ₄ + H _2.

Kuuma väkevää rikkihappoa, jonka tiheys on noin 1,8 g / cm ^3, voivat toimia hapettimena, reagoimaan materiaaleja, jotka ovat yleensä inerttejä happojen, kuten esimerkiksi metallista kuparia. Reaktion aikana, kupari hapetetaan, ja happo massa pienenee, muodostuu liuos, kuparisulfaattia (II) veteen ja kaasumaisen rikkidioksidin (SO _2), vedyn sijasta, jonka odotetaan saattamalla happo, jolla on metalli.

Cu + 2H _{2SO 4} = CuSO ₄ + SO ₂ + 2H _2O

Ilmaistaan yleisesti pitoisuus liuosten

Itse asiassa, pitoisuus mitään ratkaisua voidaan ilmaista eri tavoilla, mutta laajimmin käytetty pitoisuus painon mukaan. Se, kuinka monta grammaa liuenneen aineen tietyn painon tai tilavuuden liuosta tai liuotinta (tyypillisesti 1000 g, 1000 cm ^3, 100 cm ³ ja 1 ^dm3). Sen sijaan, että massan grammaa ainetta voidaan ottaa määrä, ilmaistuna mol, - sitten saatu molaarinen konsentraatio 1000 g tai 1 ^dm3 liuosta.

Jos molaarinen pitoisuus määritetään suhteessa ei määrään liuosta, vaan ainoastaan liuotinta, sitä kutsutaan molaalisuutena liuoksen. Se on tunnettu siitä, että riippumattomuutta lämpötilan.

Usein paino-pitoisuus ilmoitetaan grammoina 100 grammaa liuotinta. Kertomalla tämä luku 100%, se on valmis painoprosentteina (per pitoisuus). Toisin sanoen tämä menetelmä on useimmin käytetty sovellettuna rikkihapon liuos.

Kukin arvo liuoksen pitoisuus, määritetään tietyssä lämpötilassa, se vastaa hyvin ominaistiheys (esim., Tiheys rikkihapon liuosta). Näin ollen, se on joskus tunnettu ratkaisu. Esimerkiksi, H _{2SO 4-liuosta,} tunnettu siitä, pitoisuus prosentteina 95,72%, tiheys 1,835 g / cm ³ t = 20 ° C: ssa Miten pitoisuuden määrittämiseksi tällaisen ratkaisun, jos annetaan vain rikkihappoa tiheys? Taulukko, jossa tällainen kirjeenvaihto on valaisin tahansa oppikirjan yleisiin tai analyyttinen kemia.

Esimerkki pitoisuus uudelleenlaskenta

Päästää yhdestä ilmaisuun toiseen liuokseen pitoisuuteen. Oletetaan, että meillä on H _{2SO 4-liuosta} veteen 60%: n pitoisuus kiinnostavia. Määritellään ensin tiheys vastaavan rikkihappoa. Taulukko, jossa prosenttiosuudet (ensimmäinen sarake) ja vastaava tiheys vesiliuosta H _{2SO 4} (neljäs pylväs), on esitetty alla.

Se määrittää haluttu arvo, joka on yhtä suuri kuin 1,4987 g / cm ^3. Nyt laskea väkevyys. Tämän vuoksi on tarpeen määrittää massan H _{2SO 4} 1 litra liuosta ja vastaava määrä moolia happoa.

Tilavuus, jotka varaavat 100 g kantaliuos:

100 / 1,4987 = 66,7 ml.

Koska 66,7 ml 60%: ista liuosta sisälsi 60 g happoa 1 litrassa se sisältää:

(60 / 66,7) x 1000 = 899, 55 g.

rikkihappo molaarinen paino on 98. Näin ollen, moolimäärän sisältämien 899,55 g sen grammaa, on:

899,55 / 98 = 9,18 mooli.

Riippuvuus tiheys rikkihappopitoisuus on esitetty kuviossa. jäljempänä.

Käyttö rikkihapon

Sitä käytetään eri teollisuuden aloilla. Tuotannon raudan ja teräksen käytetään metallipinnan puhdistus, ennen kuin se on peitetty toisella aineella mukana luomiseen synteettisiä väriaineita sekä muun tyyppiset hapot, kuten kloorivety- ja typpihappo. Se on myös käytetty farmaseuttisten tuotteiden valmistukseen, lannoitteiden ja räjähteiden, ja on edelleen tärkeä reagenssi epäpuhtauksien poistamiseksi raakaöljyn jalostusteollisuudessa.

Tämä kemikaali on erittäin hyödyllinen jokapäiväisessä elämässä, ja on helposti saatavilla rikkihappoliuosta käytetään lyijyakkuja (esim. Ne, jotka ovat autojen). Kuten happo on yleensä pitoisuutena, joka on noin 30%: sta 35% H _{2SO 4} paino- tasapaino - vesi.

Monille kuluttajasovellukset 30% H ₂ SO ₄ on enemmän kuin tarpeeksi heidän tarpeisiinsa. Kuitenkin, teollisuuden ja se vaatii paljon suuremman pitoisuuden rikkihappoa. Tyypillisesti valmistuksen aikana se on ensin saatu riittävästi laimeaa ja mukana orgaanista sulkeumia. Väkevää happoa saadaan kahdessa vaiheessa: ensin, se säädettiin 70%, ja sitten - toisessa vaiheessa - nostetaan 96-98%, mikä on rajoittava parametri tuotanto on taloudellisesti kannattavaa.

Tiheys rikkihapon ja sen lajikkeet

Vaikka lähes 99%: sta rikkihappoa voidaan lyhyesti palautusjäähdyttäen, mutta myöhemmin menetys SO ₃ kiehumispisteessä pienentää pitoisuus 98,3%. Yleisesti, lajin, jonka indeksi on 98% enemmän vakaa varastoinnin.

Kaupallinen happoja vaihdella sen pitoisuus kiinnostavia, ja jota varten se on valinnut ne arvot, jotka alhaisen kiteytymisen lämpötila. Tämä tehdään vähentämään menetys rikkihapon saostuvat kuljetuksen ja varastoinnin aikana. Tärkeimmät lajikkeet ovat:

• Torni (dityppioksidi) - 75%. Rikkihappo tiheys luokka on yhtä suuri kuin 1670 kg / m ^3. Saada hänen niin sanottu. dityppioksidin menetelmä, jossa tuloksena nitroso käsiteltiin (tämä on myös H _{2SO 4,} mutta liuenneen typen oksideja) ensisijaisessa ampumisen kalsinoidun raaka rikkidioksidia sisältävää SO _2, vuorattuihin tornit (tästä nimi lajikkeet). Tämän seurauksena varattu happo ja typen oksideja, joita ei käytetä prosessissa, ja palautetaan tuotannon aikana.
• Yhteydenotto - 92,5-98,0%. Rikkihappo tiheys on 98%: n luokka on yhtä suuri kuin 1836,5 kg / m ^3. Se myös saatu pasutuskaasujen SO _2, jolloin menetelmä käsittää anhydridin dioksidi hapetus SO ₃ sen kosketus (siitä nimi-laatu), jossa on useita kerroksia kiinteää vanadiinikatalyyttiä.
• Oleum - 104,5%. Sen tiheys on yhtä suuri kuin 1896,8 kg / m ^3. Tähän liuokseen SO ₃ H _{2SO 4,} jossa ensimmäinen komponentti sisältää 20%, ja hapon kanssa - on 104,5%.
• Korkeatasoinen oleum - 114,6%. Sen tiheys - 2002 kg / m ^3.
• Akku - 92-94%.

Miten auton akku

Toimintaa tämä yksi suosituimmista sähkölaitteiden perustuu täysin sähkökemialliseen tapahtuvia prosesseja läsnä rikkihapon vesiliuosta.

Auton akulla sisältää laimeaa rikkihappoa elektrolyytti ja positiivinen ja negatiivinen elektrodi muodossa useita levyjä. Positiivinen levyt on valmistettu punertavan ruskea materiaali - lyijyä dioksidia (PbO _2), ja negatiivinen - harmahta- "sieni" lyijyä (Pb).

Koska elektrodit on tehty lyijystä tai lyijyllistä materiaalista, tällainen akku on usein kutsutaan lyijyakku. Sen toimivuuden, t. E. lähtöjännite on suoraan määritetään, mikä on tällä hetkellä tiheys rikkihappoa (kg / m3 tai g / cm ^3), täytettiin akku elektrolyytti.

Mitä tapahtuu elektrolyytti kun akku purkautuu,

Elektrolyytti lyijyakku on ladattava rikkihapon kemiallisesti puhtaassa tislattua vettä, jonka pitoisuus on etua 30% täyteen. Net hapon tiheys on 1,835 g / cm ^3, elektrolyytin - noin 1,300 g / cm ^3. Kun akku on purkautunut, se sähkökemialliset reaktiot tapahtuvat tuloksena rikkihapon poistetaan elektrolyytistä. Liuoksen pitoisuus riippuu lähes verrannollinen tiheyteen, joten sen pitäisi vähentää, koska lasku elektrolyytin pitoisuus.

Niin kauan kuin purkausvirta kulkee akun happo on laajalti käytetty lähellä sen elektrodit ja elektrolyytin tulee laimeaa. happo diffuusio kokonaistilavuudesta elektrolyytin ja elektrodin levyjen tukee suunnilleen vakio intensiteetti kemiallisia reaktioita, ja näin ollen lähtöjännite.

Alussa vastuuvapausmenettelyyn diffuusion happoelektrolyytin levyn tapahtuu nopeasti, koska tulokseksi sulfaatin vielä teki huokosia aktiivisen materiaalin elektrodien. Kun sulfaatti alkaa muodostua ja täyttää huokoset elektrodien, diffuusio tapahtuu hitaammin.

Teoriassa on mahdollista purkautuvat niin kauan kuin kaikki happo ei käytetä, ja elektrolyyttiä, joka koostuu puhdasta vettä. Kokemus on kuitenkin osoittanut, että taso ei pitäisi jatkaa sen jälkeen, kun elektrolyytti tiheys laski 1,150 g / cm ^3.

Kun tiheys pienenee 1300 ja 1150, mikä tarkoittaa sitä, että paljon sulfaatti muodostui reaktion aikana, ja se täyttää kaikki huokoset aktiivisen materiaalin levyt, ts. E. alkaen liuos on jo valittu lähes kaikki rikkihappoa. Tiheys riippuu pitoisuuksista suhteellisesti, ja vastaavasti tiheys akun varauksen riippuu. Kuva esitetään riippuvuutta akun elektrolyytin tiheys.

Muuttamalla Elektrolyytin, paras keino määrittää akun purkautumisen tilassa, edellyttäen, että sitä käytetään asianmukaisesti.

Astetta auton akun purkautumisen riippuen akkuhapon

Sen tiheys on mitattava kahden viikon välein, ja on aina pidettävä lukemalla kirjaa myöhempää käyttöä varten.

Tiheämpää elektrolyytti, sitä enemmän happoa se sisältää ja mitä enemmän akku on ladattu. Tiheys 1,300-1,280 g / cm ³ on latautunut. Tyypillisesti seuraava akun purkautumisen asteen vaihtelevat akkuhapon:

• 1,300-1,280 - täyteen ladattu:
• 1,280-1,200 - yli puoli tyhjä;
• 1,200-1,150 - veloitetaan vähemmän kuin puoli;
• 1150 - lähes tyhjä.

Kun akku on ladattu täyteen ennen liittämistä sen autoteollisuuden syöttöjännitteen kunkin solun on 2,5-2,7 V. Heti kun kuorma on kytketty, jännite nopeasti putoaa noin 2,1 V kolme tai neljä minuuttia. Tämä johtuu siitä, että muodostumisen ohut kerros lyijysulfaattia pinnalla negatiivisen elektrodin levyjen välillä ja johtaa kerroksen ja metalli peroksidi positiivilevyjä. Lopullinen arvo solun jännitteen jälkeen tieverkon yhdistää noin 2,15-2,18 volttia.

Kun virta alkaa virrata akun ensimmäisen tunnin aikana ja toiminta, on jännitehäviö 2 V kasvaneen sisäisen solun resistentiksi muodostumisen vuoksi suurempia määriä sulfaattia, joka täyttää huokoset levyjen ja valinta elektrolyytin happo. Vähän ennen alkua virtauksen virrantiheyden elektrolyytin on maksimaalinen ja yhtä suuri kuin 1,300 g / cm ^3. Aluksi se alipaineella tapahtuu nopeasti, mutta sitten asettaa tasapainotilan välillä tiheyden hapon lähellä levyjen ja olennaisesti elektrolyyttitilavuus valinta elektrodien happo-uusille kappaletta happoa suurin elektrolyytin. Keskimääräinen tiheys elektrolyytin edelleen laskevan tasaisesti suhteeseen kuvion. edellä. Alun tippumisen jälkeen jännite laskee hitaammin, sen alennusmäärää riippuu akun kuorman. Aikataulu vastuuvapausprosessissa on esitetty kuviossa. jäljempänä.

Valvonta tilan akun elektrolyytti

Tiheyden määrittämiseksi areometrin käytetty. Se koostuu suljetussa lasiputkessa jatkeen kanssa alapäässä, täynnä elohopeaa tai ammuttu, ja luokitteluasteikollista yläpäähän. Tämä asteikko on numeroitu 1100 1300 eri väliarvot, kuten on esitetty kuviossa. jäljempänä. Jos hydrometrin sijoitetaan elektrolyyttiin, se uppoaa tiettyyn syvyyteen. Näin se tietty tilavuus elektrolyytin, ja kun tasapaino on saavutettu, paino joutuneiden tilavuus on vain yhtä suuri paino areometrin. Koska Elektrolyytin on yhtä suuri kuin suhde sen painon ja tilavuuden ja painon Hydrometristä on tiedossa, niin jokainen taso upottamalla liuokseen vastaa tiettyä sen tiheys. Jotkut hydrometers on arvojen tiheyden mittakaavassa, mutta on merkitty "Charged", "puoli numeron", "Full vastuuvapaus" tai vastaavaa.