Кислоты электролиты – Урок №3. Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация веществ в водных растворах — Детская игровая комната «Волшебный лес»

Posted on 02.03.202009.01.2020 by alexxlab

Содержание

Кислоты как электролиты, их классификация по различным признакам.

Кислотами называют сложные вещества, молекулы которого состоят из атомов водорода и кислотного остатка.

Вспомним, что мы уже знаем о кислотах и их классификации.

Мы выяснили, что классификаций кислот несколько, как и признаков классификации. Но какими бы разными они не были, все кислоты при диссоциации образуют катионы водорода, которые и обуславливают ряд общих свойств: кислый вкус, изменение окраски индикаторов (демонстрационный эксперимент кислота + индикаторы), взаимодействие с другими веществами. На прошлых уроках мы познакомились с вами с ТЭД, поэтому давайте запишем определение кислот с позиции этой теории.

Кислотами называют электролиты, которые при диссоциации образуют катионы водорода и анионы кислотного остатка.

Самостоятельная работа с учебником: Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов, страница 73. – рассмотреть классификацию кислот.

Химические свойства кислот в свете теории электролитической диссоциации.

Основные химические свойства рассматриваются в виде схемы представленной в учебнике:

1. Кислота + металл → соль + водород

(реакция замещения)

Данные реакции идут при выполнении нескольких условий:

если металлы стоят в ряду активности металлов до водорода;

в результате реакции должна получаться растворимая соль, если образуется нерастворимая соль то на поверхности металла образуется плёнка из этой соли, которая прекращает доступ кислоты к металлу;

нерастворимая кремниевая кислота не взаимодействует с металлами;

особо взаимодействуют с металлами азотная и концентрированная серная кислоты, но об этом мы будем говорить в 9 классе.

Al + 3 H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + H₂↑

Al⁰ + 6H⁺ + 3SO₄^2- = 2Al³⁺ + 3SO₄^2- + H₂↑

Al⁰ + 3SO₄^2- = 2Al³⁺ + H₂↑

Cu + 2HCl ≠

2. Кислота + основание → соль + вода (реакция нейтрализации)

(реакция обмена)

Эта реакция универсальна и протекает между любой кислотой и между любым основанием.

НCl + NaOH = NaCl + Н₂О

H⁺ + Cl^— + Na⁺ + OH^— = Na⁺ + Cl^— + Н₂О

H⁺+ OH^— = Н₂О

Реакцию между нерастворимым основанием и кислотой предлагается написать ребятам самостоятельно (молекулярное, полное и сокращённое ионное) первый составивший получает оценку:

Fe(OH)₂ + H₂SO₄ = FeSO₄ + 2H₂O

Fe(OH)₂ + 2H⁺ + SO₄^2- = Fe²⁺ + SO₄^2- + 2H₂O

Fe(OH)₂ + 2H⁺ = Fe²⁺ + 2H₂O

3. Кислота + оксид металла → соль + вода

(реакция обмена)

При составлении данного уравнения обратить внимание обучающихся на то, что оксиды металлов не являются электролитами, поэтому в ионном уравнении его записывают в молекулярном виде (мультимедийное учебное пособие “Химия.8 класс” №5, 6).

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O

CuO + 2H⁺ + SO₄^2- = Cu²⁺ + SO₄^2- + 2H₂O

CuO + 2H⁺ = Cu²⁺ + 2H₂O

Данный тип реакций идёт в случае образования растворимой соли, если образуется нерастворимая соль, то на поверхности металла образуется плёнка из этой соли, которая прекращает доступ кислоты к оксиду.

4. Кислота + соль → новая кислота + новая соль

(реакция обмена)

Взаимодействие кислот с солями типичная реакция обмена и протекает по тем же закономерностям, т.е. в случае образования осадка, газа или слабого электролита.

Al₂(CO₃)₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O + 3CO₂↑

2Al³⁺ + 3CO₃^2- + 6H⁺ + 3SO₄^2- = 2Al³⁺ + 3SO₄^2- + 3H₂O + 3CO₂↑

3CO₃^2- + 6H⁺ = 3H₂O + 3CO₂↑

Особенности взаимодействия концентрированной серной и азотной кислот с металлами.

Основные способы получения кислоты.

— бескислородные кислоты получают взаимодействием водорода с неметаллами (с последующим растворением в воде):

Cl2 + h3 = 2HCl;

h3 + S = h3S;

— — взаимодействие кислотных оксидов с водой:

N2O5 + h3O = 2HNO3;

P2O5 + 3h3O = 2h4PO4;

— — взаимодействие солей с кислотами (действием сильной или менее летучей кислоты на соль более слабой кислоты или более летучей кислоты):

h3SO4 + NaCl(ТВ) = HCl + NaHSO4;

Na2SiO3 + 2HCl = h3SiO3¯ + 2NaCl;

— — окисление простых веществ:

2P + 5HNO3 + 2h3O = 3h4PO4 + 5NO;

Br2 + 5Cl2 + 6h3O = 2HBrO3 + 10HCl.

Вопросы для самоконтроля

¾ Дайте определение классу кислот.

¾ Назовите следующие кислоты: HCl, HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄, H₂ S, H₂CO₃.

¾ Кислот достаточно много, а можно ли их классифицировать.

¾ Какие вы знаете классификации.

¾ На какие группы делятся кислоты по составу, по основности, по силе (приведите примеры).

¾ Перечислите основные физические свойства, присущие практические всем неорганическим кислотам.

¾ Какие вещества реагируют друг с другом? Выберите правильные ответы:

а) CuO + HCl = …;
б) Cu + HCl = …;
в) CuSO₄ + HCl = …;
г) CuCO₃ + HCl = …

¾ Напишите уравнения возможных реакций (молекулярные и сокращённые ионные.

¾ Какие вещества реагируют друг с другом? Выберите правильные ответы:

а) Al + 3 H₂SO₄₍_разб₎ = ;
б) HNO₃ + CuSO₄ =;
в) Al₂(CO₃)₃ + 3H₂SO₄ = ;
г) SO₃ + H₂SO₄ =

¾ Напишите уравнения возможных реакций (молекулярные и сокращённые ионные.

¾ Отвечать на вопросы учебника: Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов, страница 77.

ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 14

Дисциплина: Химия.

Тема:Основания.

Цель занятия: закрепить знания обучающихся о свойствах, способах получения и классификации оснований.

Планируемые результаты

Предметные: сформированность представлений о месте химии в современной научной картине мира; владение основополагающими химическими понятиями, теориями, законами и закономерностями; уверенное пользование химической терминологией и символикой;

Метапредметные: использование различных источников для получения химической информации, умение оценить ее достоверность для достижения хороших результатов в профессиональной сфере;

Личностные: готовность к продолжению образования и повышения квалификации в избранной профессиональной деятельности и объективное осознание роли химических компетенций в этом;

Норма времени:2 часа

Вид занятия:Лекция.

План занятия:

1. Основания как электролиты, их классификация по различным признакам.

2. Химические свойства оснований в свете теории электролитической диссоциации. Разложение нерастворимых в воде оснований.

3. Основные способы получения оснований.

Оснащение:Учебник.

Литература:

1. Химия 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.:Просвещение, 2014. -208 с.: ил..

2. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов. – 5 — изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2017. – 272с., с цв. ил.

Преподаватель: Тубальцева Ю.Н.

Тема 14. Основания.

План:

1. Основания как электролиты, их классификация по различным признакам.

2. Химические свойства оснований в свете теории электролитической диссоциации. Разложение нерастворимых в воде оснований.

3. Основные способы получения оснований.

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:
Поиск по сайту

Виды, Составы и Как приготовить
Без электролитов невозможна работа перезаряжаемых источников электроэнергии. Существует несколько основных типов таких веществ, которые наиболее часто используются в современных устройствах этого типа. О том, какие существуют виды электролитов, а также каким образом можно приготовить смесь для заливки в аккумуляторную батарею, будет подробно рассказано в этой статье.
Что такое электролит и для чего он нужен
Электролит представляет собой кислотный или щелочной раствор, который принимает участие в химической реакции. Во время зарядки батареи, плотность токопроводящей жидкости повышается, поэтому по этому параметру можно довольно точно судить о степени заряженности аккумулятора.
Важно не только наличие токопроводящей жидкости в батарее, но также и качество смеси. Если приготовление раствора серной кислоты или щёлочи с водой производилось с нарушением технологии, то аккумулятор будет работать нестабильно либо полностью выйдет из строя в течение непродолжительного времени.
Виды электролита
Электролиты бывают двух основных видов:
Кислотный.
Щелочной.
Кислотные смеси с дистиллированной водой применяются в основном в аккумуляторах, применяемых для запуска двигателя автомобиля. Такие вещества можно приобрести в специализированных магазинах либо приготовить самостоятельно. На заводе такие смеси делают по ГОСТу, в домашних условиях также можно довольно точно соблюсти необходимые пропорции при смешивании кислоты с водой.

Щелочная смесь может быть приготовлена с использованием различных активных веществ, но наиболее часто применяется кальциево-литиевая основа, которая разводится необходимым количеством дистиллированной воды.
Кислотный электролит
Кислотную токопроводящую жидкость можно готовить самому из концентрированной серной кислоты.
Состав. В состав кислотного электролита входят два вещества:
Кислота.
Дистиллированная вода.
В качестве основного вещества чаще используется серная кислота, которая практически не имеет запаха, не испаряется при комнатной температуре. По электропроводимости и другим важнейшим характеристикам этот элемент также наиболее подходит для заливки в свинцовые аккумуляторные батареи.
Особенности химических свойств. Основной характеристикой кислотного аккумулятора является его плотность. Этот параметр может существенно отличаться в зависимости от степени заряженности батареи, но не должен быть ниже 1,26 и выше 1,30 г/мм3.
Температура замерзания аккумуляторной жидкости напрямую зависит от её плотности, но если этот показатель опустится ниже минус 75 градусов Цельсия, то токопроводящая жидкость даже в полностью заряженном аккумуляторе превратится в лёд.
Серная кислота является едким веществом, поэтому при работе с этим веществом, следует использовать индивидуальные средства защиты. Как минимум, следует применять защитные очки и резиновые перчатки.
Применение. Кислотный электролит применяется, в основном, в свинцовых аккумуляторах. Такие источники тока используются в качестве стартерных батарей в легковом и грузовом транспорте.
Как приготовить. Чтобы приготовить самостоятельно потребуется следующие материалы и инструменты:
Устойчивую к воздействую кислоты посуду и лопатку для помешивания раствора.
Дистиллированную воду.
Аккумуляторную серную кислоту.
Перед выполнением работы следует позаботиться о безопасности. Чтобы защититься от возможного негативного воздействия необходимо подготовить:
Защитные очки.
Устойчивый к кислоте фартук.
Резиновые перчатки.
Соду для нейтрализации действия кислоты.
Процесс приготовления осуществляется в такой последовательности:
В ёмкость наливают необходимое количество воды.
Тонкой струйкой добавляют концентрированную кислоту.
Перемешать стеклянной или пластиковой лопаткой получившийся раствор.
Дать отстояться смеси в течение 12 часов.
Для приготовления 1 литра смеси необходимой плотности потребуется 0,781 л воды и 0,285 л серной кислоты.
Щелочной электролит
Щелочной электролит имеет свои преимущества и недостатки, но такой состав также широко используется в качестве токопроводящей жидкости в портативных источниках питания.
Состав. В состав аккумуляторного электролита щелочного типа могут использоваться едкий калий или едкий натрий. Для улучшения эксплуатационных характеристик к щелочной основе добавляют также литиевые соединения. Для придания смеси текучести её разбавляют дистиллированной водой.
Особенности химических свойств. Все щелочные аккумуляторные жидкости – это сильные основания, которые активны по отношению к многим металлам и кислотам.
В результате химических реакций с кислотами образуются соль и вода. Растворы щелочей также подвергаются гидролизу. Перечисленные химические свойства позволяют использовать этот тип электропроводящей жидкости для накопления электроэнергии в аккумуляторе.
Применение. Применение щелочных растворов сводится в основном к заправке аккумуляторных батарей. Такие источники электрического тока используются в различных приборах, электропогрузчиках, а также в качестве стартерных батарей для военных машин.
Как приготовить. Чтобы приготовить следует придерживаться определённых правил. Прежде всего, необходима вместительная посуда, изготовленная из устойчивого к щелочи материала. Процесс приготовления следующий:
В ёмкость заливается необходимое количество дистиллированной воды.
В жидкость аккуратно всыпается сухая щёлочь. Затем смесь помешивают с помощью пластмассовой лопатки.
Производится анализ плотности. При необходимости добавить сухую смесь или воду.
Отстаивается раствор в течение 3 часов.
Переливается электролит в другую ёмкость, стараясь не допустить поднятия осадка со дна ёмкости.
Если вся работа была произведена по инструкции, то можно получить качественный электролит, который заливают затем в аккумуляторы подходящего типа.
Корректирующий электролит
В процессе эксплуатации обслуживаемых аккумуляторов в банки может быть случайно добавлено слишком большое количество дистиллированной воды, что приведёт к падению плотности токопроводящей жидкости ниже допустимого уровня.
Решается эта проблема приготовлением и заливкой корректирующего электролита повышенной плотности.
Состав. Состав корректирующего раствора не отличается от основного электролита. Например, дли свинцово кислотных АКБ необходимо также развести серную кислоту в дистиллированной воде, но пропорции будет немного отличаться (для получения 1 литра электролита необходимо придерживаться соотношения 0,650 л воды и 0,423 кислоты).
Особенности химических свойств. Химические свойства корректирующего электролита практически не отличаются от основной токопроводящей жидкости. Физические параметры могут незначительно отличаться (более низкая температура замерзания).
Применение. Единственное применение корректирующего электролита – это восстановление оптимальной концентрации кислоты или щёлочи внутри банок аккумулятора.
Как приготовить. Для приготовления корректирующего состава необходимо разбавить чистое основное вещество в дистиллированной воде, но добавлять его необходимо немного больше, чем при производстве обычного электролита.
Последовательность операции также не отличается от стандартной схемы работы с едкими веществами для приготовления токопроводящей жидкости для аккумулятора.
Какой электролит в какой аккумулятор заливается
Если залить в аккумулятор неподходящий электролит, то АКБ будет полностью выведена из строя. Тип аккумулятора, как правило, указан на корпусе изделия, поэтому совершенно несложно установить принадлежность источника питания к определённой категории.
Если этикетка отсутствует, то можно взять небольшое количество электролита и с помощью тестов определить его состав. В свинцово-кислотные аккумуляторы заливаются электролиты на основе серной кислоты. Для щелочных источников питания можно использовать растворы KOH и NaOH.
При добавлении электролита в щелочные устройства следует также точно определить химическую формулу применяемого основания. Отличить одну щёлочь от другой можно по цвету пламени. Если добавить в костёр KOH то цвет огня изменится на красно-фиолетовый, NaOH – горит жёлтым свечением.
Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.
Сильные и слабые электролиты — Знаешь как
Измерение степени диссоциации различных электролитов показало, что отдельные электролиты при одинаковой нормальной концентрации растворов диссоциируют на ионы весьма различно.
Особенно велика разница в значениях степени диссоциации кислот. Например, азотная и соляная кислоты в 0,1 н. растворах почти полностью распадаются на ионы; угольная же, синильная и другие кислоты диссоциируют при тех же условиях лишь в не-знaчитeльнoй степени.
Из растворимых в воде оснований (щелочей) слабо диссоциирующим является гидрат окиси аммония, остальные щелочи хорошо диссоциируют. Все соли, за небольшим исключением, также хорошо диссоциируют на ионы.
Различие в значениях степени диссоциации отдельных кислот обусловливается характером валентной связи между атомами, образующими их молекулы. Чем более полярна связь между водородом и остальной частью молекулы, тем легче отщепляется водород, тем сильнее будет диссоциировать кислота.
Электролиты, хорошо диссоциирующие на ионы, получили название сильных электролитов, в отличие от слабых электролитов, образующих в водных растворах лишь незначительное число ионов. Растворы сильных электролитов сохраняют высокую электропроводность даже при очень больших концентрациях. Наоборот, электропроводность растворов слабых электролитов быстро падает с увеличением концентрации. к сильным электролитам относятся такие кислоты, как соляная, азотная, серная и некоторые другие, затем щелочи (кроме NH₄OH) и почти все соли.
Многоооновные кислоты и многокислотные основания диссоциируют ступенчато. Так, например, молекулы серной кислоты в первую очередь диссоциируют по уравнению
H₂SO₄ ⇄ H^• + HSO₄‘
или точнее:
H₂SO₄ + H₂O ⇄ H₃O^• + HSO₄‘
Отщепление второго иона водорода по уравнению
HSO₄‘ ⇄ H^• + SO₄»
или
HSO₄‘ + H₂O ⇄ H₃O^• + SO₄»
идет уже значительно труднее, так как ему приходится преодолевать притяжение со стороны двухзарядного иона SO₄», который, конечно, притягивает к себе ион водорода сильнее, чем однозарядный ион HSO₄‘. Поэтому вторая ступень диссоциации или, как говорят, вторичная диссоциация происходит в гораздо меньшей степени, чем первичная, и в обычных растворах серной кислоты содержится лишь небольшое число ионов SO₄»
Фосфорная кислота Н₃РО₄диссоциирует в три ступени:
H₃PO₄⇄ H^• + H₂PO₄‘
H₂PO₄ ⇄ H + HPO₄»
HPO₄» ⇄ H^• + PO₄»’
Молекулы Н₃РO₄сильно диссоциируют на ионы Н^• и Н₂РО₄‘. Ионы H₂PO₄‘ ведут себя, как более слабая кислота, и диссоциируют на H^• и HPO₄»в меньшей степени. Ионы же НРО₄» диссоциируют, как очень слабая кислота, и почти не дают ионов Н^•
и PO₄»’
Основания, содержащие более одной гидроксильной группы в молекуле, тоже диссоциируют ступенчато. Например:
Ва(ОН)₂ ⇄ ВаОН^• + ОН’
ВаОН^•⇄ Ва^•• + ОН’
Что касается солей, то нормальные соли всегда диссоциируют на ионы металлов и кислотных остатков. Например:
СаСl₂⇄ Сa^•• + 2Сl’ Na₂SO₄⇄ 2Na^• + SO₄»
Кислые соли, подобно многоосновным кислотам, диссоциируют ступенчато. Например:
NaHCO₃ ⇄ Na^• + НСО₃‘
HCO₃‘ ⇄ H^• + CO₃»
Однако степень диссоциации по второй ступени очень мала, так что раствор кислой соли содержит лишь незначительное число ионов водорода.
Основные соли диссоциируют на ионы основных и кислотных остатков. Например:
Fe(OH)Cl₂⇄ FeOH^•• + 2Сl»
Вторичной диссоциации ионов основных остатков на ионы металла и гидроксила почти не происходит.
В табл. 11 приведены числовые значения степени диссоциации некоторых кислот, оснований и солей в 0,1 н. растворах.
С увеличением концентрации степень диссоциации уменьшается. Поэтому в очень концентрированных растворах даже сильные кислоты диссоциированы сравнительно слабо. Для
Таблица 11
Степень диссоциации кислот , оснований и солей в 0,1 н. растворах при 18°
Электролит Формула Степень диссоциаци и в %
Кислоты
Соляная HCl 92
Бромистоводородная НВr 92
Йодистоводородная HJ . 92
Азотная HNO₃ 92
Серная H₂SO₄ 58
Сернистая H₂SO₃ 34
Фосфорная H₃PO₄ 27
Фтористоводородная HF 8,5
Уксусная CH₃COOH 1,3
Уголная H₂CO₃ 0,17
Сероводородная H₂S 0,07
Синильная HCN 0,01
Борная H₃BO₃ 0,01
Основания
Гидроксид бария Ва (OH)₂ 92
Едкое кали кон 89
Едкий натр NaON 84
Гидроксид аммония NH₄OH 1,3
Соли
Хлористый калий КСl 86
Хлористый аммоний Nh5Cl 85
Хлористый натрий NaCl 84
Азотнокислый калий KNO₃ 83
Азотнокислое серебро AgNO₃ 81
Уксуснокислый натрий NaCH₃COO 79
Хлористый цинк ZnCl₂ 73
Сернокислый натрий Na₂SO₄ 69
Сернокислый цинк ZnSO₄ 40
Сернокислая медь CuSO₄ 40
примера приводим значения степени диссоциации обычно употребляемых в лаборатории концентрированных кисло:
  степень
диссоциации в %
Соляная кислота (35% НСl)…… 13,6
Азотная кислота (62% HNO₃) . . . 9,6
Серная кислота (95% H₂SО₄) . . . 1
89 90 91
Вы читаете, статья на тему Сильные и слабые электролиты
Кислотные электролиты
Кислые электролиты характеризуются наличием ионов двухвалентной меди, низкой рассеивающей способностью и выделением контактной меди на поверхности стальных деталей. Общеизвестное явление выделения контактной меди из растворов ее простых солей при погружении стальных деталей основано на том, что более электроположительные металлы (стандартный потенциал Си++ = +0,34 В), находясь в виде растворенных солей в контакте с поверхностью более электроотрицательных металлов (стандартный потенциал Fe++ = —0,44 В), взаимодействуют с ними, выделяясь в виде металла и переводя в раствор эквивалентное количество электроотрицательного металла:
CuSO4+Fe = FeSO4 + Cu.
Эта реакция может идти непрерывно до полного растворения стальных деталей, загрязняя медный электролит
Солями железа. Поэтому стальные детали, упавшие на дно ванны, необходимо извлекать немедленно. В связи с тем, что непосредственное меднение стальных деталей по этой причине невозможно, их предварительно никелируют, или меднят в одном из приведенных выше цианистых или нецианистых электролитов с толщиной подслоя не менее 2 – 3 мкм.
Из кислых электролитов наиболее общепринятым со времен Б. С. Якоби является сернокислый. В простейшем своем виде он состоит всего из двух компонентов. Для него принят следующий состав (г/л) и режим осаждения:
Медный купорос CuSo4 5h3O……………………………………………. 200—250
Серная кислота h3SO4……………………………………………………….. 50—70
Рабочая температура, °C    ……………………………………………….. 15—25
Плотность тока DK, А/дм2      …………………………………………… 1—2
Выход по току ήk,   %……………………………………………………… 95—98
При перемешивании электролита сжатым воздухом или его прокачивании с непрерывным фильтрованием катодную плотность тока можно повысить до 6—8 А/дм2, а при вращении цилиндрических деталей на катоде плотности тока могут доходить до 30—40 А/дм2, что бывает необходимо при наращивании слоя меди большой толщины, например в гальванопластике. Наличие серной кислоты в этом электролите имеет весьма важное значение для нормального ведения процесса электролиза: предотвращает гидролиз медных закисных солей, весьма снижает омическое сопротивление электролита, уменьшает активную концентрацию ионов меди, что способствует мелкозернистости покрытия, и дает возможность применять высокие плотности тока..
Существенное значение для качества покрытий имеет и химический состав медных анодов. Так, повышенное содержание мышьяка или закиси меди в составе анодов часто приводит к серьезным неполадкам при меднении. Основные неполадки при меднении в указанном сернокислом электролите приведены в табл.
Реверсирование тока с катодным периодом 8 с и анодным — 2 с позволяет повысить катодную плотность тока без перемешивания до 3—5 А/дм2. При этом покрытия получаются гладкими, бес пористыми, а при наращивании слоя большой толщины (1 — 2 мм) дендриты отсутствуют.

Таблица. Неполадки при меднении в сернокислом электролите
Характеристика неполадок
Возможная причина их образовании
Способ устранения
Вздутия и отслаивание медного слоя, особенно при полировании или термообработке
1. Плохая подготовка поверхности деталей к покрытию
2. Мала толщина подслоя никеля
1. Улучшить очистку поверхности деталей от загрязнений
2. Увеличить толщину подслоя до 2—3 мкм
Грубая шероховатая поверхность слоя медного покрытия
Загрязнение электролита механическими примесями
Очистить электролит декантацией или фильтрованием
Краснеющие (пригорелые) места и депдриты на выступах и кромках деталей
1. Чрезмерно высокая плотность тока
2. Мало межэлектродное расстояние
1. Снизить DK и ввести перемешивание
2. Правильно расположить детали на подвесках
В углублениях деталей крупнокристаллический, рыхлый и шероховатый слон меди
1. Низкая концентрация серной кислоты
2. Очень низкая катодная плотность
1. Добавить кислоту по данным анализа
2. Повысить плотность тока на катоде
Рыхлый и губчатый слой меди и большое выделение водорода на катоде
Большой избыток серной кислоты при низкой концентрации медного купороса
Откорректировать состав электролита по результатам анализа
Появление блестящих полос на поверхности медного покрытия
Загрязнение электролита органическими примесями, полировочной пастой и т. д.
Очистить электролит активированным древесным углем
Отдельные краснеющие пятна на светлом слое покрытия, хорошо заметные при промывке в воде
Выпадение контактной меди на поверхности стали вследствие малой толщины подслоя никеля или меди
Увеличить выдержку деталей, доводя толщину подслоя до 2—3 мкм не менее
Черные и коричневые полосы, иногда с блестящими просветами на слое осажденной меди
Загрязнение электролита примесями тяжелых металлов, чаще всего мышьяка и сурьмы
Поставить электролит на проработку, а при большом содержании примесей сменить электролит
Крупнокристаллическая структура слоя меди; кристаллизация медного купороса на анодах и на две ванны, падение силы тока
Чрезмерно высокая концентрация медного купороса (более 250 г/л)
Слить часть электролита и разбавить оставшийся электролит водой

Меднение в ультразвуковом поле также повышает скорость, осаждения, но режим осаждения в каждом конкретном случае необходимо подбирать отдельно. При нанесении толстослойных покрытий в электролит следует вводить добавки винного спирта в количестве 8—10 мл/л, что способствует получению мелкокристаллических осадков с низкими внутренними напряжениями.

Этой же цели служит и добавка соли сернокислого никеля (1,0—1,5 г/л). Для получения гладких и блестящих покрытий в сернокислый электролит вводят блескообразователи. Для этой цели ранее применяли тиомочевину в количестве от 0,005 до 0,04 г/л. При этом необходимо было охлаждать и перемешивать электролит и применять плотности тока в пределах 5—7 А/дм2. Применяется также дисульфонафталиновокислый натрий до 0,5 г/л, черная патока до 1 г/л, солянокислый аналин, а также закрепители, применяемые в текстильной промышленности под индексами ДЦУ и У-2 (ГОСТ 6858—69), ДЦМ (ГОСТ 9442—60) и др.

Следует отметить, что введение блескообразователей указанного типа существенно улучшает внешний вид покрытий, но несколько повышает твердость и напряженность слоя меди. В последнее время для сернокислотных медных электролитов разработаны отличные блескообразующие добавки, обладающие выравнивающим эффектом. Они создают зеркальный блеск покрытий, обладая к тому же высокой пластичностью и низкими внутренними напряжениями. Для их применения характерно требование химической чистоты сернокислой меди и серной кислоты, входящих в состав электролита, и наличия ионов хлора в пределах от 30 до 70 мг/л и длстиллате, на котором составляется электролит. Некоторые предприятия применяют для этой цели импортную добавку марки «Убак № 1» или «Новостар», по целесообразней пользоваться для этого отечественной выравнивающей добавкой марки ЛГИ, разработанной на кафедре электрохимии Ленинградского технологического института.
Добавка состоит из нескольких компонентов и в готовом виде является непрозрачной темно-зеленой жидкостью, легко растворимой в воде. Для электролита рекомендуются следующий состав (г/л) и режим работы:
Медь сернокислая сорт х. ч……………………………………………………….    240—250
Серная кислота сорт х. ч…………………………………………………………….. 40—60
Хлористый натрий в пересчете на хлор, мг/л   ……………………………….. 30—60
Блескообразующая добавка ЛТИ «Авангард»   …………………………………. 1 —10
Рабочая температура, °С……………………………………………………….        15—25
Плотность тока DK, А/дм2:
без перемешивания…………………………………………………………………….. .2-—4
с перемешиванием……………………………………………………………………….. 4—6
При введении добавок ЛТИ в количестве 1 г/л проработки не требуется, а при 10 г/л проработка нужна, но действие добавки длится до расхода 60 А ч/л электролита. Кроме сернокислотных для меднения существует; ряд менее употребительных электролитов, знание которых может оказаться полезным в практике цеховой работы. Так, для получения гладких покрытий при больших скоростях наращивания необходимо пользоваться электролитом на основе борфтористоводородной или сульфаминовой кислоты.

Такие электролиты позволяют применять плотности тока в 10—15 А/дм2 не только при меднении, но и для прочих видов гальванических покрытий. Широкого применения они еще не получили из-за более высокой стоимости. При составлении борфтористоводородного электролита при отсутствии готовой HBF4 необходимо приготовить основу электролита—борфтористоводородную кислоту. Для этого в рабочую ванну, футерованную пенопластом, эбонитом или винипластом постепенно приливают разбавленную плавиковую кислоту и вводят кристаллическую борную кислоту. Реакция образования HBF4 по уравнению:
4HF+h4BO3=HBF4+3h3O
Из этого уравнения следует, что для получения 88 г HBF4 требуется 62 г сухой борной кислоты и 80 г 100%-пой, а следовательно, 200 г 40%-ной плавиковой кислоты. Реакция идет с большим выделением теплоты, поэтому смешивать эти кислоты следует постепенно, непрерывно перемешивая реагенты винипластовым или эбонитовым веслом при включенной бортовой вентиляции.
Работать при этом следует в резиновых перчатках, соблюдая меры предосторожности при работе с летучими кислотами.
Отдельно готовят свежеосажденный гидрат окиси меди путем приливания разбавленного раствора каустической соды к расчетному количеству растворенного медного купороса. При этом не следует допускать перегревания осадка и перехода его в черную окись меди. Полученный голубой осадок декантируют, промывают для удаления избытка щелочи и растворяют в приготовленной ранее борфтористоводородной кислоте. Реакция растворения происходит по следующему уравнению:
Сu(ОН)2 + 2HBF4 = Cu(BF4)2 + 2Н2О.
Полученный раствор фторбората меди подкисляют раствором HBF4 до требуемого значения рН и для повышения устойчивости рН добавляют борную кислоту. Полученный электролит доливают по расчету водой и приступают к работе без специальной проработки. Ниже приведен состав (г/л) и режим меднения для одного из общепринятых электролитов:
Фторборат меди Cu(BF4)2
Борная кислота h4BO3 15 – 20
Борфтористоводородная кислота HBF4 (свободная)                      15 – 18
Рабочая температура °С 15 – 25
Величина рН 1
Плотность потока Dk, А/дм2 До 10
Выход по потоку ή к % 99 — 100
Электролит перемешивают сжатым воздухом или механической мешалкой. Аноды — медные. Корректировку электролита производят углекислой медью и борфтористоводородной кислотой.
Кремнефтористоводородпые электролиты по своим свойствам аналогичны борфтористоводородным, но изготовление их проще, так как кремнефтористоводородная кислота получается на суперфосфатных заводах, как отход производства и поставляется с концентрацией 100—120 г/л.
Для меднения рекомендуется следующий состав (г/л) и режим осаждения:
Кремпефторнстоводородплн медь CuSiF6 250 – 300
Кремнефторнстоподородиая кислота h3SiF6                             10 – 15
Рабочая температура, °С 15 — 60
Катодная плотность 8—10 А/дм2; с повышением температуры и введением перемешивания может быть увеличена.
Для осаждения меди из кислого хлористого электролита непосредственно на сталь разработан электролит следующего состава (г/л):
Медь хлористая CuCl……………………………………………………… 40__ 50
Хлористый натрий NaCl………………………………………………….. 40__ 50
Кислота соляная НС1………………………………………………………….. 220_ 250
Закрепитель У-2……………………………………………………………… 4__ 5
Клей столярный     ………………………………………………………….. 2_ 3
Рабочая температура, °С    ……………………………………………… 15__ 25
Плотность тока Dк, А/дм2      …………………………………………… 5
Выход по току ήк, %………………………………………………………… 80

Предложен также высококонцентрированный азотнокислый электролит, позволяющий вести осаждение меди при плотностях тока до 20—30 А/дм2 (табл. 5). Для него приняты следующий состав (г/л) и режим работы:
Азотнокислая медь Cu(NO3)2 ЗНаО………………………………… 850± 100
Хлористая медь СuСl ЗН2О     …………………………………… 0,5±0,2
Хинон……………………………………………………………………………. 0,6±0,4
Рабочая температура, °С …………………………………………… 15—25
Плотность тока DK, А/дм2…………………………………………………….10—20
Выход по току ήк, %…………………………………………………… 100
В электролит периодически вводят добавки перекиси водорода для перевода образующегося гидрохинона в хинон. Отмечается эластичность и малая величина внутренних напряжений слоя меди.
При меднении микросхем, деталей из ситалла и т. д. с предварительно нанесенным слоем меди путем вакуумного напыления рекомендуется электролит

Плотность тока, А/дм2
Скорость осаждения меди (мкм/ч) при выходе по току, %
95
96
97
98
99
100
1
12,5
12,6
12,7
12,9
13,1
13,2
2
25,0
25,2
25,4
25,8
26,2
26,5
3
37,5
37,8
38,1
38,7
39,3
39,7
4
50,0
50,4
50,8
51,6
52,4
53,0
5
62,5
63,0
63,5
64,5
65,6
66,2
10
125,0
126,0
127,0
129,0
131,0
132,5
20
250,0
252,0
254,0
258,0
262,0
265,0
содержащий следующие компоненты (г/л) при режиме работы:
Сернокислая медь CuSO4 5h3O……………………………………….. 200±50
Сульфаминовая кислота Nh3SO2OH…………………………………………. 10±5
Рабочая температура, °С……………………………………………………….. 15—25
Величина рН      ………………………………………………………………      1,2—2,2
Плотность тока DK, А/дм2      …………………………………………… 2—3

советы по подготовке, правила эксплуатации
Электрическая батарея автомобиля представляет собой перезаряжаемый аккумулятор, который обеспечивает электрической энергией двигатель при его запуске и позволяет функционировать всем системам транспортного средства. Работоспособность батареи определяется его выходным напряжением, которое в большей степени зависит от состава электролита для аккумуляторов.
Общая информация
Аккумуляторная батарея получила такое название потому, что она состоит из нескольких ячеек, которые располагаются одна за другой в ряд. Такое устройство является последовательным соединением электрических элементов в цепи, что позволяет увеличить выходное напряжение. Каждая ячейка батареи представляет собой закрытый сосуд, в котором расположены два электрода, погруженные в специальную жидкость — электролит, представляющий собой смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Он выступает в качестве среды, обеспечивающей ионный обмен между электродами.
Положительные электроды — пластины, которые состоят из пентоксида свинца, а отрицательные электроды — пластины из активного свинца. Они объединяются и группируются с помощью контактных прослоек горизонтального и вертикального типа. Такая структура обеспечивает равномерное распределение электрического тока. Объединение положительных и отрицательных свинцовых пластин называется элементом. Как правило, отрицательные пластины имеют большую толщину.
Каждый элемент батареи отделяется тонкой прослойкой из пластика. Эта прослойка предотвращает возникновение короткого замыкания между рядом находящимися плюсом и минусом соседних элементов.
Между электродами и электролитом происходят электрохимические реакции, в результате которых поглощаются или выделяются электроны. Такие реакции создают разницу напряжений между электродами элемента.
На внешнюю часть корпуса аккумулятора выводятся две клеммы, с помощью которых он подсоединяется к электрической цепи. Эти клеммы расположены на верху корпуса, однако в некоторых батареях они делаются сбоку. В последнем случае возникает множество проблем, связанных с их расположением, в частности, боковые клеммы облегчают скопление паров электролита внутри батареи, что приводит к быстрому выходу из строя его рабочих элементов.
Клемма аккумулятора является либо положительной, либо отрицательной. Положительная клемма имеет больший размер, поэтому выполнить правильную установку батареи не составит никакого труда даже новичку. Если подсоединить неправильно аккумулятор, то есть перепутать плюс и минус, тогда можно повредить всю электрическую цепь.
Происходящие электрохимические реакции приводят к медленному износу активных элементов батареи, в частности, отрицательные электроды окисляются и становятся толще, а положительные электроды восстанавливаются и утончаются. По этой причине при покупке аккумулятора для автомобиля всегда следует обращать внимание на гарантийный срок службы устройства.
Аккумулятор может работать в ограниченном температурном диапазоне и плохо переносит низкие температуры, поэтому уход за ним состоит в периодических проверках напряжения на его клеммах и его механической целостности. Важно следить за наличием в батареи электролита для кислотных аккумуляторов и составом его.
Концентрация кислоты
Основным компонентом электролита автомобильной аккумуляторной батареи (АКБ) является концентрированная серная кислота. Но на чистой серной кислоте устройство работать не может, поэтому в составе автомобильного электролита также присутствует дистиллированная вода. Государственный стандарт ГОСТ 667–73 регулирует качество серной кислоты, поставляемой для АКБ. Важность соблюдения этого ГОСТа связаны с резким снижением срока службы устройства в случае использования грязной серной кислоты.
Плотность серной кислоты равна 1,84 г/мл, рабочее же значение плотности электролита составляет 1,3 г/мл. Следует знать, что при приготовлении электролита выделяется большое количество теплоты, поэтому не нужно забывать правило, что следует всегда лить кислоту в воду, и ни в коем случае наоборот.
Электролит, плотность которого лежит в пределе 1,07 — 1,30 г/мл, считается пригодным для работы. Этому пределу плотности соответствует концентрация h3SO4 27−40%.
Правила эксплуатации
Свойства электролита достаточно чувствительны к смене температурного режима окружающей среды, поэтому в зонах с умеренным климатом рекомендуется проверять его состояние два раза в год: в конце осени и в конце весны.
Измерение плотности
Плотность является важной характеристикой кислотного электролита, состав которого определяет ее величину. Прибор, которым измеряется плотность электролита, называется ареометром, который можно купить в любом автомагазине. При его использовании следует учитывать температуру окружающей среды и связанный с ней поправочный коэффициент.
Следующая таблица демонстрирует поправочные коэффициенты к полученным показаниям ареометра в зависимости от температуры (градусы Цельсия):
от -40 до -26: -0,04;
от -25 до -11: -0,03;
от -10 до +4: -0,02;
от +5 до +19: -0,01;
от +20 до +30: 0,00;
от +31 до +45: +0,01.
Помимо ареометра, для записи измеренных результатов рекомендуется заранее приготовить чистый лист бумаги и карандаш. Проверку необходимо проводить в каждом элементе батареи отдельно. Следующие шаги объясняют порядок действий:
Первым делом следует открыть каждую емкость в батарее, плотность электролита в которой должна быть измерена.
Предназначенную для измерения часть ареометра нужно поместить в электролит.
Грушей прибора следует забрать некоторую порцию электролита так, чтобы поплавок ареометра начал плавать.
В месте соприкосновения специального стержня и жидкости следует смотреть настоящие показания измеряемой величины.
Полученный результат записать, а затем провести аналогичные действия для оставшихся емкостей батареи.
Плотность является физической величиной, размерность которой определяется как г/см3. В случае электролита после проведенных измерений следует удостовериться, что ее колебания во всех элементах АКБ не превышают 0,2−0,3 г/см3. Если средняя величина плотности по всем емкостям АКБ лежит ниже установленного значения в паспорте, тогда необходимо зарядить аккумулятор.
При уходе за аккумулятором и контроле плотности электролита необходимо иметь в виду температурный режим. Так, в холодное время года следует поддерживать более высокие значения этой величины (1,30 г/см3), так как она обеспечивает более низкую температуру замерзания жидкости. Например, если значение плотности лежит ниже 1,1 г/см3, то в электролите могут появляться кристаллики льда уже при температуре -6 °C. Летом же лучше снижать плотность заряженной батареи до уровня 1,23 г/см3, поскольку чем она ниже, тем дольше прослужит устройство.
Зимой при низких температурах воздуха рекомендуется снимать аккумулятор с автомобиля и заносить его в помещение, в котором следует проводить все контролирующие замеры электролитических параметров. Кроме того, для эксплуатации электроприбора в северных районах страны следует приобрести специальный контейнер-рубашку, который позволяет сохранять тепло корпуса АКБ.
Уровень жидкости
Еще одной ключевой характеристикой аккумуляторной батареи, за которой необходимо следить регулярно, является уровень электролита в каждом элементе. Согласно общим рекомендациям, он не должен быть ниже 1−1,5 см верхнего края пластин.
Перед измерением уровня электролита в каждой секции батареи следует поставить электроприбор на горизонтальную поверхность. После этого рекомендуется взять стеклянную трубку длиной 25−30 см и диаметром 5−6 мм, опустить ее на дно измеряемой банки, закрыть свободный конец трубочки большим пальцем, чтобы предотвратить спад жидкости в ней при вытягивании из банки, а затем вытянуть ее из электролита и любой линейкой измерить уровень.
Эту операцию можно провести с помощью обычного листа бумаги, который следует свернуть в трубочку и опустить на дно измеряемой емкости. При последующем измерении линейкой мокрого отпечатка на листе следует учесть величину погрешности, возникающую из-за капиллярного эффекта.
Если при измерениях обнаружен недостаток жидкости в какой-либо емкости батареи, тогда следует в нее добавить нужное количество дистиллированной воды.
Делать это следует осторожно, небольшими порциями, поскольку вода, попадая в кислоту, вызывает большое выделение теплоты и вскипание. Добавлять следует именно воду, а не электролит, в противном случае можно серьезно повредить электроприбор.
Подготовка электролита и батареи
Если старый аккумулятор вышел из строя и пришло время купить новый, то можно поступить двумя способами: во-первых, можно купить уже готовый залитый в АКБ электролит, во-вторых, можно приобрести сухозаправленную батарею и самостоятельно выполнить ее заливку. Первый способ рекомендуется для новичков, ко второму же методу следует прибегать, если прибор будет эксплуатироваться в каких-либо экстремальных условиях.
При подготовке раствора самостоятельно необходимо следующее:
Канистра с дистиллятом, которая продается в каждом автомагазине, приобрести эту воду можно и в аптеке.
Серная кислота h3SO4. Рекомендуется приобретать ее в разбавленном виде, то есть с плотностью 1,40 г/см3. Реже используется концентрированная кислота с плотностью 1,84 г/см3.
Градуированная емкость, которую можно использовать, чтобы отмерять нужные порции жидкости.
При приготовлении электролита его нужно будет мешать, поэтому следует запастись трубкой из химически инертного материала, например, из стекла или керамики.
Резиновые перчатки, прозрачные очки, защитный фартук, старая одежда — основные средства индивидуальной защиты.
Во время приготовления раствора следует соблюдать элементарные правила химической безопасности, которые заключаются в добавлении воды в электролит не большими порциями, что может привести к вскипанию и разбрызгиванию во все стороны жидкости, а тонкой струей. При этом трубкой рекомендуется плавно перемешивать раствор.
Аккумуляторный электролит нужного состава готовится согласно инструкции на упаковке путем смешивания кислоты и дистиллята. В ряде случаев их объемы смешиваются в равных количествах. После завершения процедуры надо будет замерить плотность ареометром.
В различных моделях автомобилей используют АКБ разного объема, вариации которого составляют от 2,6 до 3,7 л. В любом случае электролит можно приготовить с запасом, а оставшийся раствор необходимо нейтрализовать, бросив в него несколько ложек пищевой соды.
Как только рабочий раствор подготовлен, его нужно залить во все емкости батареи. Использовать для этого нужно либо стеклянную воронку, либо стеклянную кружку с удобным носиком. Процесс заполнения банок прибора следует проводить аккуратно и не спеша.
Заполнение производят до уровня, когда свинцовые пластины поднимаются над поверхностью электролита на 1−1,5 см. Затем прибор оставляют на 3−4 часа, при этом плотность раствора может незначительно уменьшиться.
Через несколько часов после заправки АКБ заряжают. Выполняется это так: на корпусе батареи проверяется значение емкости в Ампер-часах, это число делится на 10, и полученную величину уже используют для установления тока зарядки. Например, если емкость батареи составляет 80 А*ч, тогда ток для ее зарядки равен 8 А. Заряжать следует в течение 4 часов, после чего замеряются значения плотности и уровня электролита, и если они соответствуют рабочим величинам, тогда аккумуляторная батарея готова к использованию.
КИСЛОТЫ КАК ЭЛЕКТРОЛИТЫ — ЭЛЕКТРОЛИТЫ — Химия

ЭЛЕКТРОЛИТЫ

КИСЛОТЫ КАК ЭЛЕКТРОЛИТЫ

Свойства кислот могут быть поделены на три группы.

Первая группа объединяет общие свойства кислот обусловлены наличием в их растворах ионов Водорода. Это — изменение окраски индикаторов, вкус, взаимодействие с металлами, стоящими в ряду напряжений металлов левее Водорода, с основными оксидами, щелочами и основаниями.

Приведем соответствующие сокращенные ионные уравнение:

с металлами

с основными оксидами

с щелочами

с нерастворимыми основаниями

Ко второй группе можно отнести реакции, обусловленные свойствами кислотных остатков. Это — специфические для каждой кислоты реакции. За ними кислоты можно различить между собой. Во многих таких реакциях образуются малорастворимые, иногда окрашенные соли.

Например, для серной кислоты Н₂SO₄ — это реакции с растворами соединений бария (гидроксидом, солями):

для соляной кислоты НСl — это реакции с растворами солей арґентуму, например АgNO₃:

для карбонатной кислоты Н₂СO₃ — с растворами соединений кальция:

Третью группу составляют реакции, протекание которых обусловлено свойствами собственно молекул кислот, такими, как сила кислоты, ее растворимость в воде, прочность молекулы, легкость. Приведем примеры.

Сильная кислота вытесняет более слабую из ее солей:

Реакция проходит потому, что образуется слабый электролит Н₃РO₄.

Нелетка кислота вытесняет летучее: