Доп-инфо

Как разводить кислоту с водой

Как правильно разбавлять кислоту водой. Неправильное смешивание концентрированной серной кислоты с водой (как это выглядит на практике)

Приблизительные растворы. В большинстве случаев в лаборатории приходится пользоваться соляной, серной и азотной кислотами. Кислоты имеются в продаже в виде концентрированных растворов, процентное содержание которых определяют по их плотности.

Кислоты, применяемые в лаборатории, бывают технические и чистые. Технические кислоты содержат примеси, а потому при аналитических работах не употребляются.

Концентрированная соляная кислота на воздухе дымит , поэтому работать с ней нужно в вытяжном шкафу. Наиболее концентрированная соляная кислота имеет плотность 1,2 г/см3 и содержит 39,11%" хлористого водорода.

Разбавление кислоты проводят по расчету, описайному выше.

Пример. Нужно приготовить 1 л 5%-ного раствора соляной кислоты, пользуясь раствором ее с плотностью 1,19 г/см3. По справочнику узнаем, что 5%,-ный раствор нмеет плотность 1,024 г/см3; следовательно, 1 л ее будет весить 1,024*1000 = 1024 г. В этом количестве должно содержаться чистого хлористого водорода:

Кислота с плотностью 1,19 г/см3 содержит 37,23% HCl (находим также по справочнику). Чтобы узнать, сколько следует взять этой кислоты, составляют пропорцию:

или 137,5/1,19 = 115,5 кислоты с плотностью 1,19 г/см3, Отмерив 116 мл раствора кислоты, доводят объем его до 1 л.

Так же разбавляют серную кислоту. При разбавлении ее следует помнить, что нужно приливать кислотук воде~, а не наоборот. При разбавлении происходит сильное разогревание, и если приливать воду к кислоте, то возможно разбрызгивание ее, что опасно, так как серная кислота вызывает тяжелые ожоги. Если кислота попала на одежду или обувь, следует быстро обмыть облитое место большим количеством воды, а затем нейтрализовать кислоту углекислым натрием или раствором аммиака. При попадании на кожу рук или лица нужно сразу же обмыть это место большим количеством воды.

Особой осторожности требует обращение с олеумом, представляющим моногидрат серной кислоты, насыщенный серным ангидридом SO3. По содержанию последнего олеум бывает нескольких концентраций.

Следует помнить, что при небольшом охлаждении олеум закристаллизовывается и в жидком состоянии находится только при комнатной температуре. На воздухе он дымит с выделением SO3, который образует пары серной кислоты при взаимодействии с влагой воздуха.

Большие трудности вызывает переливание олеума из крупной тары в мелкую. Эту операцию следует проводить или под тягой, или на воздухе, но там, где образующаяся серная кислота и SO3 не могут оказать какого-либо вредного действия на людей и окружающие предметы.

Если олеум затвердел, его следует вначале нагреть, поместив тару с ним в теплое помещение. Когда олеум расплавится и превратится в маслянистую жидкость, его нужно вынести на воздух и там переливать в более мелкую посуду, пользуясь для этого способом передавлива-ния при помощи воздуха (сухого) или инертного газа (азота).

При смешивании с водой азотной кислоты также происходит разогревание (не такое, правда, сильное, как в случае серной кислоты), и поэтому меры предосторожности должны применяться и при работе с ней.

В лабораторной практике находят применение твердые органические кислоты. Обращение с ними много проще и удобнее, чем с жидкими. В этом случае следует заботиться лишь о том, чтобы кислоты не загрязнялись чем-либо посторонним. При необходимости твердые органические кислоты очищают перекристаллизацией (см, гл. 15 «Кристаллизация»),

Точные растворы. Точные растворы кислот готовят так же, как и приблизительные, с той только разницей, что вначале стремятся получить раствор несколько большей концентрации, чтобы после можно было его точно, по расчету, разбавить. Для точных растворов берут только химически чистые препараты.

Нужное количество концентрированных кислот обычно берут по объему, вычисленному на основании плотности.

Пример. Нужно приготовить 0,1 и. раствор h3SO4. Это значит, что в I л раствора должно содержаться:

Кислота с плотностью 1,84 г\смг содержит 95,6% h3SO4 н для приготовления 1 л 0,1 н. раствора нужно взять следующее количество (х) ее (в г):

Соответствующий объем кислоты составит:

Отмерив из бюретки точно 2,8 мл кислоты, разбавляют ее до 1 л в мерной колбе и затем титруют раствором щелочи п устанавливают нормальность полученного раствора. Если раствор получится более концентрированный), к нему добавляют из бюретки рассчитанное количество воды. Например, при титровании установлено, что 1 мл 6,1 н. раствора h3SO4 содержит не 0,0049 г h3SO4, а 0,0051 г. Для вычисления количества воды, которое необходимо для приготовления точно 0,1 н. раствора, составляем пропорцию:

Расчет показывает, что этот объем равен 1041 мл раствор нужно добавить 1041 - 1000 = 41 мл воды. Следует еще учесть то количество раствора, которое взято для титрования. Пусть взято 20 мл, что составляет 20/1000 = 0,02 от имеющегося объема. Следовательно, воды нужно добавить не 41 мл, а меньше: 41 - (41*0,02) = = 41 -0,8 = 40,2 мл.

* Для отмеривания кислоты пользуются тщательно высушенной бюреткой с притертым краном. .

Исправленный раствор следует снова проверить на содержание вещества, взятого для растворения. Точные растворы соляной кислоты готовят также ионообменным способом, исходя из точной рассчитанной навески хлористого натрия. Рассчитанную и отвешенную на аналитических весах навеску растворяют в дистиллированной или деминерализованной воде, полученный раствор пропускают через хроматографическую колонку, наполненную катионитом в Н-форме. Раствор, вытекающий из колонки, будет содержать эквивалентное количество HCl.

Как правило, точные (или титрованные) растворы следует сохранять в плотно закрытых колбах, В пробку сосуда обязательно нужно вставлять хлоркальциевую трубку, заполненную в случае раствора щелочи натронной известью или аскаритом, а в случае кислоты - хлористым кальцием или просто ватой.

Для проверки нормальности кислот часто применяют прокаленный углекислый натрий Na2COs. Однако он обладает гигроскопичностью и поэтому не полностью удовлетворяет требованиям аналитиков. Значительно удобнее пользоваться для этих целей кислым углекислым калием KHCO3, высушенным в эксикаторе над CaCl2.

При титровании полезно пользоваться «свидетелем», для приготовления которого в дистиллированную или деминерализованную воду добавляют одну каплю кислоты (если титруют щелочь) или щелочи (если титруют кислоту) и столько капель индикаторного раствора, сколько добавлено в титруемый раствор.

Приготовление эмпирических, по определяемому веществу, и стандартных растворов, кислот проводят по расчету с применением формул, приведенных для этих и описанных выше случаев.

При смешивании концентрированной серной кислоты и воды выделяется много тепла. Для химика этот факт очень важен, поскольку и в лаборатории, и в промышленности часто приходится готовить разбавленные растворы серной кислоты. Для этого нужно смешивать концентрированную серную кислоту с водой - не всегда, но часто.

Как смешать концентрированную серную кислоту и воду ?

Во всех учебниках и практикумах настоятельно рекомендуют лить серную кислоту в воду (тонкой струйкой и при хорошем перемешивании) - а не наоборот: нельзя лить воду в концентрированную серную кислоту!

Почему? Серная кислота более тяжелая, чем вода.

Если лить кислоту тонкой струйкой в воду, то кислота опустится на дно. Тепло, которое выделится при смешивании, рассеется - пойдет на нагрев всей массы раствора, поскольку над слоем кислоты, которая опустилась на дно сосуда, расположено большое количество воды.

Тепло рассеется, раствор нагреется - и ничего плохого не произойдет, особенно, если в процессе добавлении кислоты к воде жидкость хорошо перемешивать.

А что будет, если сделать неправильно , - в концентрированную серную кислоту добавить воду? Когда первые порции воды попадут в серную кислоту, они останутся на поверхности (поскольку вода легче, чем концентрированная серная кислота). Выделится много тепла, которое пойдет на нагрев маленького количества воды.

Вода резко вскипит, в результате полетят брызги серной кислоты и образуется едкий аэрозоль. Эффект может быть примерно такой, как при добавлении воды на горячую сковородку с маслом. Брызги серной кислоты могут попасть в глаза, на кожу и одежду. Аэрозоль серной кислоты не только очень неприятен при вдыхании, но и опасен для легких.

Если стекло не термостойкое - сосуд может треснуть.

Чтобы это правило было легче запомнить, придумывают специальные стишки вроде:

"Сначала вода, а потом кислота - иначе случиться большая беда!".

Используют также специальные фразы для запоминания - "мемы", например:

"Чай с лимоном".

Книги - хорошо, но решил заснять, как выглядит результат неправильного смешивания концентрированной серной кислоты и воды на практике.

Разумеется, со всеми мерами предосторожности: начиная от защитных очков, заканчивая использованием небольших количеств веществ.

Провел несколько экспериментов - я пробовал смешивать серную кислоту с водой (и правильно, и неправильно). Во обоих случаях наблюдался лишь сильный разогрев. А закипания, разбрызгивания, и подобного не происходило.

Для примера, опишу один из экспериментов, проведенный в пробирке. Концентрированной серной кислоты взял 20 мл, воды 5 мл. Обе жидкости комнатной температуры.

Начал добавлять к серной кислоте воду. Вода закипела лишь в момент, когда приливал первые порции воды к кислоте. Новые порции воды погасили кипение. Едкий аэрозоль полетел (к этому я был не готов, пришлось на несколько секунд отойти). Попробовал перемешать алюминиевой проволочкой (то, что было под рукой). Эффекта ноль. Измерил температуру термометром. Оказалось 80 градусов по Цельсию. Эксперимент удался едва ли.

Новый эксперимент провел в колбе: чтобы поверхность соприкосновения двух жидкостей была максимальной (это обеспечит более резкое выделение тепла), а толщина слоя воды над серной кислотой - минимальной. Воду добавлял не всю сразу, а небольшими порциями (чтобы тепло пошло на кипение воды, а не на нагрев всей массы воды).

Итак, в коническую колбу налил около 10-15 мл концентрированной серной кислоты. Воды использовал около 10 мл.

Пока готовился к опыту, кислота под палящим солнцем разогрелась до 36-37 градусов (что градусов на 20 выше, чем начальная температура кислоты в прошлом опыте). Вода в пробирке тоже слегка нагрелась, но не так сильно. Думаю, это сыграло большую роль в успехе опыта.

При добавлении основной порции воды в серную кислоту заметно летели брызги и едкий аэрозоль. К счастью, их сносило ветром, который дул с моей стороны, поэтому я даже ничего не ощутил.

В итоге, температура в пробирке поднялась выше 100 градусов!

Какие можно сделать выводы? Если нарушить правило, что нельзя добавлять воду к концентрированной серной кислоте , разбрызгивание происходит не всегда, но оно возможно - особенно, когда вода и кислота теплые. Особенно - если добавлять воду медленно, небольшими порциями и в широкой посуде.

При работе с бОльшими количествами воды и кислоты вероятность резкого разогрева и разбрызгивания возрастает (напоминаю: мы взяли всего несколько миллилитров).

Опыт, который демонстрирует, что нельзя добавлять воду в концентрированную серную кислоту , описан в практикуме авторов Рипан и Четяну .

Приведу цитату:

Если в концентрированную серную кислоту наливать воду, то первые капли воды, попавшие в нее, моментально превращаются в пар и из сосуда вылетают брызги жидкости. Это происходит по той причине, что вода, обладая небольшим удельным весом, не погружается в кислоту, а кислота ввиду малой теплоемкости не поглощает выделившейся теплоты. При вливании горячей воды наблюдается более сильное разбрызгивание серной кислоты.

Опыт . Смешивание воды с концентрированной Н 2 SO 4 . Стаканчик с концентрированной серной кислотой ставят на дно большого стакана, прикрытого воронкой. Теплую воду вливают при помощи пипетки (рис. 161). При вливании горячей воды внутренние стенки большого стакана и воронки моментально покрываются брызгами жидкости.

Рис. 161

За неимением стеклянной воронки можно воспользоваться картонной, внутрь которой вводят пипетку с водой.

Если в стакан с водой приливать по каплям или тонкой струей концентрированную серную кислоту, то можно заметить, как более тяжелая серная кислота опускается на дно стакана.

При смешивании концентрированной Н 2 SO 4 со льдом можно одновременно наблюдать два явления: гидратацию кислоты, сопровождающуюся выделением тепла, и плавление льда, сопровождающееся поглощением тепла. Поэтому в результате смешивания можно наблюдать либо повышение, либо понижение температуры. Так, при смешивании 1 кг льда с 4 кг кислоты температура повышается почти до 100°, а при смешивании 4 кг льда с 1 кг кислоты температура снижается почти до -20°.

Для безопасности и простоты применения рекомендуется покупать максимально разбавленную кислоту, но иногда ее приходится разбавлять еще больше в домашних условиях. Не забудьте о защитных средствах для тела и лица, поскольку концентрированные кислоты вызывают сильные химические ожоги. Чтобы рассчитать необходимое количество кислоты и воды, вам нужно будет знать молярность (М) кислоты и молярность раствора, который вам нужно получить.

Шаги

Как рассчитать формулу

Изучите то, что у вас уже есть. Найдите обозначение концентрации кислоты на упаковке или в описании задачи. Обычно это значение указывают как молярность, или молярную концентрацию (кратко - М). Например, в кислоте 6М содержится 6 молей молекул кислоты на литр. Назовем эту начальную концентрацию C 1 .

В формуле также будет использоваться значение V 1 . Это объем кислоты, которую мы будем добавлять к воде. Скорее всего, нам не потребуется вся бутылка кислоты, хотя мы еще не знаем точное количество.

Решите, каким должен быть результат. Требуемая концентрация и объем кислоты обычно указываются в тексте задачи по химии. Например, нам нужно развести кислоту до значения 2M, и нам потребуется 0.5 литра воды. Обозначим требуемую концентрацию как C 2 , а требуемый объем - как V 2 .

Если вам даны другие единицы, для начала переведите их в единицы молярности (моль на литр) и литры.
Если вы не знаете, какая нужна концентрация или объем кислоты, спросите у учителя или человека, хорошо разбирающегося в химии.

Напишите формулу для расчета концентрации. Каждый раз при разведении кислоты вы будете пользоваться следующей формулой: C 1 V 1 = C 2 V 2 . Это означает, что первоначальная концентрация раствора, умноженная на его объем, равняется концентрации разведенного раствора, умноженной на его объем. Мы знаем, что это соответствует действительности, поскольку концентрация, умноженная на объем, равняется общему количеству кислоты, а общее количество кислоты будет оставаться неизменным.

Используя данные из примера, запишем эту формулу как (6M)(V 1)=(2M)(0. 5L) .

Решите уравнение V 1 . Значение V 1 скажет нам, сколько нам нужно концентрированной кислоты, чтобы получить желаемую концентрацию и объем. Перепишем формулу как V 1 =(C 2 V 2)/(C 1) , затем подставим известные числа.

В нашем примере получится V 1 =((2M)(0.5L))/(6M). Это равняется приблизительно 167 миллилитрам.

Рассчитайте необходимое количество воды. Зная V 1 , то есть имеющийся объем кислоты, и V 2 , то есть количество раствора, которое у вас получится, можно с легкостью рассчитать, сколько воды вам потребуется. V 2 - V 1 = необходимый объем воды.

В нашем случае мы хотим получить 0.167 литров кислоты на 0.5 литра воды. Нам потребуется 0.5 литра - 0.167 литров = 0.333 литра, то есть 333 миллилитра.

Наденьте защитные очки, перчатки и халат. Вам потребуются специальные очки, которые закроют глаза и по бокам. Чтобы не обжечь кожу и не прожечь одежду, наденьте перчатки и халат либо передник.

Работайте в хорошо проветриваемом помещении. По возможности работайте под включенной вытяжкой - это не даст парам кислоты навредить вам и окружающим предметам. Если у вас нет вытяжки, откройте все окна и двери либо включите вентилятор.

Выясните, где находится источник проточной воды. Если кислота попадет в глаза или на кожу, вам нужно будет промыть пострадавший участок под прохладной проточной водой 15-20 минут. Не приступайте к работе, пока не выясните, где находится ближайшая раковина.

Промывая глаза, держите их открытыми. Смотрите вверх, вниз, в стороны, чтобы глаза промылись со всех сторон.

Знайте, что делать, если прольете кислоту. Можно купить специальный набор для сбора разлитой кислоты, в который будет входить все необходимое, или приобрести нейтрализаторы и абсорбенты отдельно. Процесс, описанный ниже, применим к соляной, серной, азотной и фосфорной кислотам. Прочие кислоты могут требовать другого обращения.

Проветрите помещение, открыв окна и двери и включив вытяжку и вентилятор.
Нанесите немного карбоната натрия (соды), бикарбоната натрия или карбоната кальция на внешние края лужи, не допуская расплескивания кислоты.
Постепенно засыпайте всю лужу к центру, пока не покроете ее нейтрализующим веществом целиком.
Тщательно перемешайте пластиковой палочкой. Проверьте значение pH лужи лакмусовой бумажкой. Добавьте еще нейтрализующего вещества, если это значение превышает 6-8, а затем промойте это место большим количеством воды.

Как разбавить кислоту

Охладите воду с помощью люда. Это нужно делать только в том случае, если вы будете работать с кислотами в большой концентрации, к примеру, с серной кислотой 18М или с соляной кислотой 12M. Налейте воду в емкость, поставьте емкость на лед минимум на 20 минут.
- Чаще всего достаточно воды комнатной температуры.
Налейте дистиллированную воду в большую колбу. Для задач, требующих предельной точности (например, для титриметрического анализа), используйте мерную колбу. Для всех остальных целей подойдет обычная коническая колба. В емкость должен поместиться весь требуемый объем жидкости, а также должно остаться место, чтобы жидкость не расплескалась.
- Если вместительность емкости известна, нет необходимости точно отмерять количество воды.

В настоящее время выбор аккумуляторных батарей огромен - в продаже можно найти уже готовые к использованию источники питания, а также сухозаряженные батареи, которые требуют осуществить приготовление электролита и его заливку до начала эксплуатации. Дальнейшее обслуживание аккумуляторов многие часто осуществляют в сервисах. По разным причинам может возникнуть необходимость самостоятельно приготовить раствор. Чтобы это мероприятие увенчалось успехом, следует знать, как сделать электролит в домашних условиях.

Электролит - электропроводящий раствор, содержащий в своём составе дистиллированную воду и серную кислоту, едкий калий или натрий в зависимости от типа источника питания.

Концентрация серной кислоты в АКБ

Этот показатель кислотности напрямую зависит от необходимой плотности электролита. Изначально средняя концентрация этого раствора в автомобильном аккумуляторе - около 40% в зависимости от температуры и климата, в которых используется источник питания. Во время эксплуатации концентрация кислоты падает до 10–20%, что сказывается на работоспособности АКБ.

Вместе с тем стоит понимать, что аккумуляторная серная составляющая - наичистейшая жидкость, которая на 93% состоит непосредственно из кислоты остальные 7% — примеси. На территории России производство этого химиката строго регламентировано - продукция должна соответствовать требованиям ГОСТ.

Отличия электролитов для разных типов аккумуляторов

Несмотря на то что принцип работы раствора одинаков для разных источников питания, следует знать о некоторых различиях составов. В зависимости от состава принято выделять щелочной и кислотный электролиты.

Щелочные АКБ

Этот вид источников питания характеризуется наличием гидроокиси никеля, окиси бария и графита. Электролит в этом виде аккумуляторов представляет собой 20% раствор едкого калия. Традиционно используется добавка моногидрата лития, которая позволяет продлить срок эксплуатации АКБ.

Щелочные источники питания отличаются отсутствием взаимодействия калийного раствора с веществами, образуемыми во время работы аккумулятора, что способствует аксимальному уменьшению расхода.

Кислотные АКБ

Этот вид источников питания является одним из самых традиционных, поэтому и раствор в них знаком многим - смесь дистиллированной воды и серного раствора. Концентрат электролита для свинцово-кислотных аккумуляторов дешёво стоит и характеризуется способностью проводить ток большой величины. Плотность жидкости должна соответствовать климатическим показателям.

Другие виды АКБ: можно ли приготовить электролит для них самостоятельно?

Отдельно хотелось бы обратить внимание на современные свинцово-кислотные источники питания - гелевые и AGM. Они также могут быть заправлены собственноручно приготовленным раствором, который в них находится в специфической форме - в виде геля или внутри сепараторов. Для заправки гелевых аккумуляторов понадобится ещё один химический компонент - силикагель, который загустит кислотный раствор.

Кадмиевоникелевые и железоникелевые аккумуляторы

В отличие от свинцовых источников питания, кадмиево- и железоникелевые заливаются щелочным растовром, который является смесью дистиллированной воды и едкого калия или натрия. Гидроксид лития, входящий в состав этого раствора для определённых температурных режимов, позволяет увеличить срок службы АКБ.

Таблица 2. Состав и плотность электролита для кадмиево- и железоникелевых и аккумуляторов.

Как правильно приготовить электролит в домашних условиях: техника безопасности

Приготовление раствора - работа с кислотами и щелочами, поэтому соблюдение мер предосторожности необходимо для самых опытных людей. Перед началом действия подготовьте средства защиты:

резиновые перчатки
одежду и фартук, устойчивый химическим веществам;
защитные очки;
нашатырный спирт, кальцинированную соду или борный раствор, чтобы нейтрализовать кислоту и щёлочь.

Оборудование

Для приготовления аккумуляторного электролита помимо самого источника питания потребуются следующие предметы:

ёмкость и палочка, устойчивые к воздействию кислот и щелочей;
дистиллированная вода;
инструменты для измерения уровня, плотности и температуры раствора;
аккумуляторная серная жидкость - для кислотной АКБ, твёрдые или жидкие щелочи, литий - для соответствующих видов АКБ, силикагель - для гелевых аккумуляторов.

Последовательность процесса: делаем электролит для кислотно-свинцового источника питания

Перед началом работ ознакомьтесь с информацией, приведённой в таблице 3. Она позволит выбрать необходимый объем жидкостей. В аккумуляторах залито от 2,6 до 3,7 литра кислотного раствора. Мы рекомендуем разводить примерно 4л электролита.

Таблица 3. Пропорции воды и серной кислоты.

В ёмкость, устойчивую к едким веществам, налейте нужный объем воды.
Разбавлять воду кислотой следует постепенно.
По окончании процесса вливания замеряйте плотность получившегося электролита с помощью ареометра.
Дайте составу отстояться около 12 часов.

Таблица 4. Плотность электролита для разных климатов.

Концентрация кислотного раствора должна соотноситься с минимальной температурой, при которой эксплуатируется аккумулятор. Если жидкость получилась слишком концентрированной, её необходимо разбавить дистиллированной водой.

Смотрите видео, как измерить плотность электролита.

Внимание! Вливать воду в кислоту нельзя! В результате этой химической реакции может возникнуть закипание состава, что приведёт к его расплескиванию и возможности получить кислотные ожоги!

Обращаем ваше внимание, что во время смешивания компонентов выделяется тепло. В подготовленный аккумулятор следует заливать остывший раствор.

Способ развести электролит для щелочного источника питания

Плотность и количество электролита в таких аккумуляторах указана в инструкции по эксплуатации источника питания или на сайте компании-производителя.

Влейте в посуду дистиллированную воду.
Добавьте щелочь.
Смешайте раствор, герметично его закройте и дайте настояться в течение 6 часов.
По истечении времени слейте образовавшийся светлый раствор - электролит готов.

При появлении осадка следует его перемешивать. Если к концу отстаивания он остаётся, слейте электролит так, чтобы осадок не попал в аккумулятор - это приведёт к уменьшению срока его эксплуатации.

Внимание! Во время работ температура щелочного раствора не должна превышать 25 градусов по Цельсию. Если жидкость чрезмерно нагревается, охладите её.

После приведения раствора к комнатной температуре и его заливке в аккумулятор, источник питания необходимо полностью зарядить током, составляющим 10% от ёмкости АКБ (60Ач — 6А).

Как видите, приготовление раствора электролита не такое сложное дело. Главное, следует чётко определиться с необходимым количеством ингредиентов и помнить о безопасности. Вы пробовали развести электролит своими руками? Поделитесь опытом с нашими читателями в комментариях.

В заводских условиях нередко бывает необходимо разбавить концентрированную серную кислоту водой или повысить концентрацию разбавленной кислоты, добавляя к ней концентрированную. Для этого предварительно надо установить или проверить концентрацию ИСХОДНЫХ КИСЛОТ, определив в НИХ содержание h3SO4.

При добавлении воды к концентрированной кислоте (олеуму или моногидрату) можно получить кислоту любой концентрации, однако при смешивании концентрированной. серной кислоты с водой выделяется большое количество тепла. Кислота может нагреться до кипения, произойдет бурное выделение паров и возможен выброс раствора из сосуда. Поэтому кислоты смешивают в специальных аппаратах - смесителях, соблюдая соответствующие меры предосторожности.

Смесители для приготовления кислоты низкой концентрации делают из кислотостойкого материала, для приготовления концентрированной кислоты - из чугуна. В серной кислоты используют смесители разнообразного устройства. В некоторых случаях смеситель представляет собой чугунный эмалированный изнутри , помещенный в стальной кожух и закрытый крышкой. Смешиваемые кислоты поступают в чугунный эмалированный с обеих сторон конус, в котором они перемешиваются, после чего вытекают в котел. Для отвода тепла, выделяющегося при смешивании кислот, в пространство между котлом и кожухом непрерывно подается струя воды, омывающая стенки аппарата.

В некоторых случаях кислота после смешивания в небольшом резервуаре поступает в трубы, орошаемые снаружи водой, где одновременно охлаждается и дополнительно перемешивается.

При смешивании концентрированной серной кислоты с водой или с более разбавленной серной кислотой необходимо рассчитывать количество смешиваемых кислот. Расчеты проводят по так называемому правилу креста. Ниже приводится несколько примеров такого расчета.

1. Определить количество 100%-ной серной кислоты и воды, которые необходимо смешать для получения 45%-ной II2SO|.

Слева указывают концентрацию более концентрированной кислоты (в данном случае 100%), а справа - более разбавленной (п данном случае 0%-вода). Ннже, между ними, указывают заданную концентрацию (45%). Через цифру, обозначающую эту концентрацию, проводят дне перекрещивающиеся линии, а на их концах указывают соответствующую разность чисел:

Полученные под кислотами исходных концентраций цифры показывают, сколько массовых частей кислоты каждой из указанных концентраций необходимо смешать для получения кислоты заданной концентрации. В нашем примере для приготовления 45%-ной кислоты следует смешать 45 масс. ч. 100%-ной кислоты н 55 масс. ч. воды.

Эту же задачу можно решить исходя из общего баланса II2SO4 (или S03) в серной кислоте:

0,45.

Числитель левой части уравнения соответствует содержанию h3S04 (в кг) в I кг 100%-ной серной кислоты, знаменатель - общему количеству заданного раствора (в кг). Правая часть уравнения соответствует концентрации серной кислоты в долях единицы. Решая уравнение, получаем х-1,221 кг. Это значит, что к 1 кг 100%- ной серной кислоты надо добавить 1,221 кг воды, при этом получится 45%-ная кислота.

2. Определить количество 20%-ного олеума, которое следует смешать с 10%-нон серной кислотой для получения 98%-ной кислоты.

Задача решается также по правилу креста, однако концентрацию олеума в этом примере нужно выразить в % h3SO4, используя уравнения (9) н (8):

А --= 81,63 + 0,1837-20--= 85,304;

Б 1,225-85,304 - 104,5.

По правилу креста

Следовательно, для получения 98%-ной серной кислоты требуется смешать 88 масс. ч. 20%-ного олеума и 6,5 масс. ч. 10%-иой серной кислоты.

Общие сведения. Для обжига колчедана существуют печи различных конструкций: механические полочные (многоподовые), вращающиеся цилиндрические, печи пылевидного обжига, печи для обжига в кипящем слое. В механических полочных печах обжиг колчедана ведут …

Амелин А. Г., Яшке Е. В. Как уже упоминалось, основная часть серной кислоты потребляется для изготовления удобрений. Для питания растений особенно нужны фосфор и азот. Природные фосфорные соединения (апатиты и …

Физико-химические основы процесса. Процесс окисления сернистого ангидрида до серного протекает по реакции 2S02+02^S03 + A^, (45) Где АН - тепловой эффект реакции. Процентное отношение количества S02, окисленного до S03, к …

Разбавление и смешивание серной кислоты

ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

При добавлении воды к концентрированной кислоте (олеуму или моногидрату) можно получить кислоту любой концентрации, однако при смешивании концентрированной. серной кислоты с водой выделяется большое количество тепла. Кислота может нагреться до кипения, произойдет бурное выделение паров и возможен выброс раствора из сосуда. Поэтому кислоты смешивают в специальных аппаратах — смесителях, соблюдая соответствующие меры предосторожности.

Смесители для приготовления кислоты низкой концентрации делают из кислотостойкого материала, для приготовления концентрированной кислоты — из чугуна. В производстве серной кислоты используют смесители разнообразного устройства. В некоторых случаях смеситель представляет собой чугунный эмалированный изнутри котел, помещенный в стальной кожух и закрытый крышкой. Смешиваемые кислоты поступают в чугунный эмалированный с обеих сторон конус, в котором они перемешиваются, после чего вытекают в котел. Для отвода тепла, выделяющегося при смешивании кислот, в пространство между котлом и кожухом непрерывно подается струя воды, омывающая стенки аппарата.

1. Определить количество 100%-ной серной кислоты и воды, которые необходимо смешать для получения 45%-ной II2SO|.

Слева указывают концентрацию более концентрированной кислоты (в данном случае 100%), а справа — более разбавленной (п данном случае 0%—вода). Ннже, между ними, указывают заданную концентрацию (45%). Через цифру, обозначающую эту концентрацию, проводят дне перекрещивающиеся линии, а на их концах указывают соответствующую разность чисел:

Эту же задачу можно решить исходя из общего баланса II2SO4 (или S03) в серной кислоте:

---------- = 0,45.

1 + х

Числитель левой части уравнения соответствует содержанию h3S04 (в кг) в I кг 100%-ной серной кислоты, знаменатель — общему количеству заданного раствора (в кг). Правая часть уравнения соответствует концентрации серной кислоты в долях единицы. Решая уравнение, получаем х—1,221 кг. Это значит, что к 1 кг 100%- ной серной кислоты надо добавить 1,221 кг воды, при этом получится 45%-ная кислота.

А --= 81,63 + 0,1837-20--= 85,304;

Б 1,225-85,304 — 104,5.

По правилу креста

Общие сведения. Для обжига колчедана существуют печи различных конструкций: механические полочные (многоподовые), вращающиеся цилиндрические, печи пылевидного обжига, печи для обжига в кипящем слое. , (45) Где АН — тепловой эффект реакции. Процентное отношение количества S02, окисленного до S03, к …

Как разбавить кислоту | Научные науки

Обновлено 28 марта 2018 г.

Автор John Papiewski

Безопасное обращение с кислотами и основаниями — одно из первых занятий, которое вы изучаете в химии на уровне колледжа. Например, когда вы разбавляете кислоту, чтобы получить более низкую концентрацию, вы никогда не добавляете воду в кислоту, вместо этого вы добавляете кислоту в воду. Сначала может показаться, что это не должно иметь значения, но добавление воды в кислоту создает опасную ситуацию, поэтому добавление кислоты в воду безопаснее.

TL;DR (слишком длинный; не читал)

Всегда добавляйте кислоту в воду, а не наоборот.

Зачем разбавлять кислоты?

Вы разбавляете кислоты, чтобы уменьшить количество растворенного вещества в растворе. Это не делает кислоту слабее или менее реактивной. Это снижает количество кислоты, присутствующей в растворе, с которым вы работаете. Для химической реакции вы хотите сопоставить количества реагентов друг с другом, чтобы реакция полностью потребляла каждый реагент. В противном случае оставшиеся реагенты загрязнят продукты реакции. Вы также разбавляете кислоты, когда работаете с их концентрированными складскими запасами. Например, если вы купили азотную кислоту у поставщика химикатов, она обычно находится в высококонцентрированной форме. Чтобы использовать его, вы берете небольшое количество из контейнера продавца и смешиваете образец с водой для собственных экспериментов.

Доля секунды

Когда вы добавляете воду в сильную кислоту, за долю секунды после того, как первая капля воды коснется кислоты, образуется небольшой «бассейн» концентрированных ионов H+. Эта реакция сильно экзотермическая (с выделением тепла), и раствор в этой точке опасно едкий. При резком повышении температуры кислота практически мгновенно дымит, закипает и выплескивается, создавая опасную ситуацию для всех, кто находится рядом.

Напротив, добавление кислоты в воду создает небольшой бассейн разбавленной кислоты в момент контакта. Реакция все еще экзотермическая, но выделяет мало тепла. Вероятность появления пузырьков и брызг значительно снижается, а образующаяся разбавленная кислота менее вредна, чем в предыдущей ситуации.

Как разбавлять кислоты

Прежде чем приступить к самому разбавлению, подсчитайте количество воды и кислоты, необходимое для получения желаемой концентрации. Например, чтобы получить 100 мл 0,01-молярной (M) соляной кислоты, используйте 10 мл 0,1-молярной кислоты и 90 мл воды. Получите правильное количество деионизированной (DI) воды в одном стакане и кислоты в другом. Медленно вылейте всю кислоту в воду. Подождите минуту или две, чтобы кислота смешалась перед использованием, или аккуратно перемешайте чистой стеклянной палочкой, затем промойте в деионизированной воде.

Как разбавлять щелочи

Аналогичная ситуация существует для разбавления сильных оснований, таких как гидроксид калия. Реакция сильно экзотермична и создает такую же опасность образования пузырей и брызг, как и в случае с кислотой. Отличие заключается в том, что когда вы добавляете воду к основе, в точке, где основа контактирует с водой, образуется сильная концентрация гидроксид-ионов (ОН-). Безопасной практикой является добавление основы в воду.

Прочие меры безопасности

При работе с сильными кислотами и щелочами всегда надевайте соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ), такие как защитные очки и одноразовые перчатки. Обувь с закрытым носком и брюки, закрывающие лодыжки, также необходимы. Всегда работайте с чистой стеклянной посудой. Для концентрированных кислот и оснований требования безопасности ужесточаются. Работать с ними только в вытяжном шкафу. При необходимости вам также могут понадобиться другие средства индивидуальной защиты, такие как фартук, неопреновые перчатки до локтя или лицевой щиток.

Разбавление сильной кислоты водой, расчет концентрации, pH

Сильные кислоты полностью диссоциируют на ион водорода и анион. Когда кислота разбавляется, концентрация уменьшается, и существует четкая зависимость между pH и количеством раз разбавления. В этом уроке мы изучим следующее.

Как разбавить сильную кислоту
Связь между фактором разбавления и pH

Как разбавить сильную кислоту?

Мы можем разбавить любой раствор, добавив в дистиллированную воду сильную кислоту. В сильнокислом растворе, когда кислый раствор разбавлен, H ₃ О ⁺ концентрация снижается, а рН увеличивается.

Но имейте в виду, можно ли разбавлять слабую кислоту и дистиллированной водой.

Объяснение разбавления и воздействия на кислый раствор

Без изменения количества (моль) кислоты
Но за счет изменения объема раствора (увеличение) изменяется концентрация (уменьшается).

Вы должны иметь представление о как найти рН сильных кислот . Если у вас нет, обратитесь к следующему руководству для лучшего понимания этого урока.
Определение рН сильных кислот

Действия по разбавлению сильной кислоты

Определите концентрацию и объем необходимого раствора разбавленной кислоты. Тогда вы сможете узнать точное количество требуемой кислоты.
Рассчитайте требуемый объем сильной кислоты (концентрированной), который можно получить в разбавленном растворе. Используйте соотношение C ₁ V ₁ = C ₂ V ₂.
Затем отделить требуемый объем от высококонцентрированного раствора. Медленно добавляйте этот кислый раствор в воду для разбавления, пока не будет получен требуемый объем разбавленной кислоты.

Strong acids

Hydrochloric acid (HCl)
Nitric acid (HNO ₃ )
Sulfuric acid (H ₂ SO ₄ )
Perchloric acid (HClO ₄ )

Сначала рассмотрим несколько примеров, которые помогут получить представление о концентрациях после разбавления.

Вопрос

В стакане находится 0,01 моль дм ^-3 соляной кислоты, 50 см ³ раствора. Если другой 50 см ³ к раствору соляной кислоты добавляется дистиллированная вода, какова новая концентрация кислоты?

Ответ

Есть два решения. В одном растворе содержится водный раствор HCl, а в другом — только дистиллированная вода. В HCl раствора имеется некоторое количество (моль) HCl. Когда вы добавляете дистиллированную воду к этому раствору HCl, количество HCl не меняется. Объем раствора HCl увеличивается за счет добавления дистиллированной воды. Хотя количество HCl не изменилось, концентрация HCl изменяется из-за увеличения объема раствора.

Сначала рассчитайте количество соляной кислоты (HCl).

Количество HCl = 0,01 моль дм ^-3 * 50 см ³

Количество HCl = 0,0005 моль

после Adiing 50 см ³ из дистиллированной воды общий объем раствора 100 см ³ .

Концентрация конечной HCl = 0,0005 моль/(100/1000) дм ³

Концентрация конечной HCl = 0,005 моль дм объем) дистиллированной воды. Так концентрация разбавляется в два раза.

Что произойдет с концентрацией H

⁺ после разбавления?

H ⁺ концентрация в этом примере тоже уменьшается в два раза.

Что происходит с концентрацией кислоты после разбавления?

Развести в 2 раза, концентрация уменьшится в 2 раза.
разбавить в 5 раз, концентрация уменьшится в 5 раз.
разбавить в 10 раз, концентрация уменьшится в 10 раз.

Расчет рН различных растворов сильных кислот

Имеются 3 бутылки с водными растворами соляной (HCl) кислоты. Концентрации этих соляных кислот в моль дм ^- составляют 0,1, 0,01, 0,001. Рассчитайте рН этих растворов.

Соляная кислота является сильной кислотой. Поэтому он полностью диссоциирует в воде.

HCl _{(водн. )} + H ₂ O _(л) → Cl ^- _(водн.) + Н ₃ О ⁺ _(aq)

из -за диссоциации полноты,

[HCL _(AQ)] = [H ₃ O ⁺ _(AQ)]

Assageprom: H ₃]

: A 3 9]

. ⁺ получают от диссоциации воды ничтожно мало по сравнению с H ₃ O ⁺ получают из HCl.

Зависимость рН от концентрации слабой кислоты

Мы видим закономерность значений рН растворов. Изменение рН в зависимости от концентрации сильных кислот показано ниже. Вы можете видеть, что разбавление в 10 раз увеличит значение pH на 1,9.0003

рН в зависимости от концентрации сильной кислоты

При разбавлении слабой кислоты в 10 раз концентрация ее уменьшается в 10 раз.

При разбавлении сильной кислоты в 10 раз значение pH увеличивается на 1

При разбавлении сильной кислоты в 100 раз значение pH увеличивается на 2

При разбавлении сильной кислоты в 1000 раз значение pH увеличивается на 3

Пример задачи:

Расчет концентрации и pH H

₂ SO ₄кислота

Вам предоставляется 10см ³ 0,1 моль дм ^-3 раствор H ₂ SO ₄ . Вам нужно сделать
1. разбавить исходный раствор в 10 раз
2. разбавить исходный раствор в 100 раз
Найти концентрацию H ₂ SO ₄ и рН каждого раствора.

можно считать, что диссоциация обоих H ₂ SO ₄ завершена.
Серная кислота является сильной кислотой и полностью диссоциирует в воде с образованием два H ₃ O ⁺ (или H ⁺ ) ионов. Поэтому концентрация H ₃ O ⁺ равна , удвоенной по , как концентрация H ₂ SO ₄ .
[H ₃ O ⁺ _(водн.) ] = 2*[H ₂ SO _{4 (водн.)} ]

В этом примере в исходном состоянии 42904 80 9004 _4(водн.) ] = 0,1 моль дм ^-3
[H ₃ O ⁺ _(водн.) ] = 0,2 моль дм ^-3

Теперь можем найти рН исходного раствора,
pH = -log ₁₀ [H ₃ O ⁺ _{(водн. ) pH = -log} ] ₁₀ [0,2]
pH = 0,699

При разбавлении исходного раствора в 10 раз

Концентрация H ₂ SO _4(aq) уменьшается в 10 раз. С этим H ₃ O ⁺ _(водн.) концентрация также снижена в 10 раз. Затем
[H ₂ SO _{4 (AQ)}] = 0,01 моль DM ^-3
[H ₃ O ⁺ _(aq)] = 0,02 моль ^-3

теперь мы. может найти pH раствора,
PH = -LOG ₁₀ [H ₃ O ⁺ _(AQ)]
PH = -LOG ₁₀ [0,02]
PH = 1,699

5555555044 PH = 1,699

55555 исходный раствор разбавлен в 100 раз

Концентрация H ₂ SO _4(aq) уменьшена в 100 раз. С этим Н ₃ O ⁺ _(водн.) концентрация также снижена в 100 раз. Then,
[H ₂ SO _4(aq) ] = 0. 001 mol dm ^-3
[H ₃ O ⁺ _(aq) ] = 0.002 mol dm ^-3

Теперь мы можем найти pH раствора:
pH = -log ₁₀ [H ₃ O ⁺ _(водн.) ]
pH = -log ₁₀ [0,002]

4 pH = 9 Вопросы, заданные студентами

сильная кислота ph

pH варьируется в зависимости от концентрации. Но обычно он существует от 1 до 4 раз. Когда сила кислоты высока, значение pH становится низким.

Можно ли изменить уровень pH, разбавив водой?

Да. Ты можешь. Рассмотрим раствор сильной кислоты. В этой кислоте есть некоторое количество кислоты (моль) и объем. Когда добавляем воду. объем раствора увеличивается. При увеличении объема раствора концентрация H ⁺ ион уменьшается. При изменении концентрации ионов H ⁺ рН также изменяется.

разбавление раствора сильной кислоты до заданного значения pH

Требуется немного расчетов. Также необходимо знать требуемый объем (V ₁ ) разведенного раствора.

Поскольку pH известен, можно рассчитать концентрацию ионов H ⁺.
Затем рассчитайте концентрацию разбавленной кислоты в соответствии с кислотой из стехиометрии.
Далее рассчитайте количество кислоты (моль)
Рассчитайте, какой объем потребуется из раствора сильной кислоты (V ₂ )
Теперь вы знаете, какой объем дистиллированной воды (V ₃ ) потребуется, V ₃ = V ₁ - V ₂

как разбавить кислоту водой?

При добавлении чистой воды кислота разбавляется. Если вы хотите разбавить кислоту до определенной концентрации или pH, у вас есть сделать расчет, который вычисляет необходимое количество дистиллированной воды.

При разбавлении концентрированной кислоты pH повышается или понижается

При разбавлении концентрированной кислоты концентрация ионов гидроксония снижается, что приводит к более высокому значению pH. 0,1 М сильной кислоты разбавляют до 0,01 М. Затем вычисляют рН для двух случаев и сравнивают два результата. Вы увидите, что рН 0,01 М выше, чем 0,1 М раствора.

Как разбавить сильную кислоту

Добавить сильную кислоту в дистиллированную воду . Никогда не добавляйте воду в раствор сильной кислоты. Добавление дистиллированной воды к раствору сильной кислоты приведет к сильному выделению тепла, что может привести к травмам людей.

Можно ли разбавлять сильную кислоту?

Как сильная, так и слабая кислота могут быть разбавлены для уменьшения концентрации. Добавьте дистиллированную воду к более сильной кислоте для разбавления.

Как кислота может быть сильной и разбавленной

Если кислота полностью диссоциирует в воде на ион гидроксония и анион, мы называем ее сильной кислотой. Сильная кислота может быть концентрированной или разбавленной.

Если концентрация кислоты низкая, кислота разбавлена.

Что произойдет с концентрацией кислоты при разбавлении водой?

При добавлении воды объем раствора увеличивается.