Лабораторная работа № 18 Приготовление электролита для свинцового аккумулятора

Наиболее распространенными аккумуляторами на автотранспорте являются кислотные (свинцовые), в которых в качестве электролита используется раствор серной кислоты Н₂SO₄.

Изучив способы выражения состава растворов, инженер должен уметь рассчитать необходимый объем концентрированной серной кислоты для приготовления электролита в аккумулятор.

Напряжение аккумулятора зависит от концентрации серной кислоты, которая при зарядке аккумулятора возрастает, отчего растет напряжение аккумулятора. Можно было бы увеличить напряжение аккумулятора путем заливки его концентрированной серной кислотой, однако при повышении концентрации Н₂SO₄, более чем на 30%, падает ее электрическая проводимость и растет растворимость свинца. Поэтому оптимальными являются 32 - 39-процентные растворы Н₂SO₄ (ρ = 1,24-1,30г/см³).

В зависимости от климатического пояса, в котором работают аккумуляторные батареи, времени года и вида применяемых сепараторов батареи заливают различными по плотности растворами серной кислоты (ρ = 1,240-1,270г/см³).

При разряде аккумулятора серная кислота расходуется, о чем можно судить по уменьшению плотности электролита. Связь между плотностью электролита в конце разряда аккумулятора на 25% и 50% разряда указана в таблице 18.1.

Таблица 18.1

Связь плотности раствора Н₂SO₄ со степенью разряда аккумулятора

Плотность Н2SO4 в конце заряда аккумулятора		Плотность Н2SO4, соот-ветствующая 25%-му разряду аккумулятора		Плотность Н2SO4, соот- ветствующая 50%-му разряду аккумулятора
ρ (г/см3)	массовая доля	ρ (г/см3)	массовая доля	ρ (г/см3)	Массовая доля
1,303 1,286 1,268 1,225	40 38 36 31	1,268 1,235 1,243 1,219	36 32 33 30	1,243 1,202 1,186 1,180	33 28 26 25

Батарею, разряженную более чем на 25% зимой и летом более чем на 50%, следует подзаряжать, так как в противном случае происходит разрушение электродов.

Цель работы

Приготовить один из указанных растворов (по указанию преподавателя):

а) 100 см³ 26%-ой Н₂SO₄;

б) 90 см³ 28%-ой Н₂SO₄;

в) 80 см³ 30%-ой Н₂SO₄.

Выполнение опыта

Определить с помощью ареометра плотность исходного концентрированного раствора Н₂SO₄ (1:3). Для этого в стеклянный цилиндр налить 3/4 объема исходного раствора Н₂SO₄ и осторожно опустить ареометр, не выпуская его из рук до тех пор, пока не станет ясно, что он плавает, иначе можно разбить ареометр ударом о дно цилиндра. После этого дать возможность ареометру принять нужное положение: он должен находиться в центре цилиндра и не к асаться стенок и дна (рис.18.1).

Рис.18.1. Схема установки для определения

плотности раствора кислоты:

1 – ареометр; 2 – цилиндр; 3 – раствор кислоты

Наблюдения и выводы

1. Пользуясь таблицей 18.1, найти массовую долю этой кислоты.

2. Рассчитать объемы этого раствора и воды, необходимые для приготовления указанного количества кислоты заданной концентрации.

Таблица 18.1

Плотность водного раствора

Массовая Доля	Плотность ρ (г/см3)	Массовая Доля	Плотность ρ (г/см3)
20 22 24 26 28 30 32 34 36 38	1,139 1,155 1,170 1,186 1,202 1,219 1,235 1,252 1,268 1,286	40 42 44 46 48 50 52 54 56 58	1,303 1,321 1,338 1,357 1,376 1,395 1,415 1,435 1,456 1,472

3. Полученные результаты сверить с расчетом, используя правило креста: заданная концентрация раствора пишется в месте пересечения двух линий, а концентрация исходных растворов (для растворителя равная нулю) – у конца обеих линий слева. Затем на каждой линии производится вычитание одного , стоящего на ней , числа из другого, и разность записывается у свободного конца той же линии. Направление вычислений указывается стрелками. Полученные данные (числа) располагаются у концов соответствующей линии справа. Они указывают, сколько весовых частей каждого раствора следует взять, чтобы получить раствор с заданной концентрацией. Так, для получения 25%-ного раствора Н₂SO₄ из 50%-го следует взять на 25 весовых частей 50%-го раствора Н₂SO₄ 25 весовых частей растворителя, то есть воды:

50 25

25 (18.1)

0 25

Приготовить этот раствор можно, отмерив с помощью цилиндра объем воды и кислоты (следует осторожно, небольшими порциями приливать кислоту в воду, а не наоборот).

4. Затем с помощью ареометра проверить плотность полученного раствора, а по нему – массовую долю кислоты.

5. Рассчитать молярную и эквивалентную концентрации и моляльность полученного раствора.