Trong công nghiệp nhôm được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy hỗn hợp alumina

Sách bài tập Hóa học 12 Cánh diều Bài 15: Tách kim loại và tái chế kim loại

Bài 15.8 trang 50 Sách bài tập Hóa học 12: Trong công nghiệp, nhôm được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy hỗn hợp alumina (Al2O3) và cryolite (Na3AlF6) còn gọi là quy trình Hall-Héroult: 2Al2O3(l) → 4Al(l) + 3O2(g) như hình dưới đây. Nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp alumina và cryolite khoảng 950oC, thấp hơn nhiều so với nhiệt độ nóng chảy của alumina (> 2 000oC); ngoài ra, cryolite còn làm tăng độ dẫn điện của hỗn hợp nóng chảy. Trong quá trình điện phân, cực dương làm bằng graphite bị ăn mòn và liên tục bị nhúng xuống bể điện phân. Sau một thời gian, các thanh graphite này sẽ được thay mới.

Mỗi phát biểu sau đây là đúng hay sai?

(a). Nhôm kim loại được tách ra tại cathode.

(b). Cryolite được thêm vào bể điện phân giúp tiết kiệm được năng lượng, giảm chi phí sản xuất.

(c). Bên cạnh nhôm, oxygen tinh khiết cũng thu được trực tiếp từ quy trình này.

(d). Vì anode và cathode đều làm bằng graphite, nên nếu đổi chiều dòng điện (anode trở thành cathode và ngược lại) thì quy trình điện phân vẫn xảy ra bình thường.

Lời giải:

a. Đúng. Tại cathode (-): Al3+(l) + 3e → Al(l), theo hình vẽ, lớp nhôm nóng chảy thu được tại cực âm (phần đáy của bể điện phân).

b. Đúng. Cryolite làm giảm sâu nhiệt độ nóng chảy, từ đó giảm lượng năng lượng cần cung cấp để nấu chảy hỗn hợp. Ngoài ra, việc tăng độ dẫn điện còn làm tăng hiệu suất của quá trình điện phân. Do đó, làm giảm chi phí sản xuất.

c. Sai. Tại anode, graphite bị ăn mòn do phản ứng với oxygen tạo thành các oxide của carbon thoát ra cùng với oxygen.

C(s) + O2(g) → CO2(g)

C(s) + CO2(g) → 2CO(g)

d. Sai. Việc thiết kế cathode bên dưới bể điện phân giúp nhôm nóng chảy sinh ra ở đáy bể tráng tiếp xúc với oxygen trong không khí, ngoài ra tỉ trọng của nhôm lỏng lớn hơn hỗn hợp điện phân giúp nhôm lỏng chìm xuống đáy bể, không ảnh hưởng đến quá trình điện phân. Anode ở phía trên dễ dàng nhúng xuống bể liên tục khi bị ăn mòn (việc này gần như không thể thực hiện nếu đặt anode ở đáy bể). Bên cạnh đó, nếu anode ở đáy bể, các khi sinh ra tại anode sẽ thoát vào hỗn hợp lỏng, ảnh hưởng đến quá trình điện phân.

Lời giải SBT Hóa 12 Bài 15: Tách kim loại và tái chế kim loại hay khác:

• Bài 15.1 trang 49 Sách bài tập Hóa học 12: Trong vỏ Trái Đất, những kim loại nào sau đây tồn tại chủ yếu dưới dạng đơn chất ….

• Bài 15.2 trang 49 Sách bài tập Hóa học 12: Trong tự nhiên, nguyên tố kim loại có thể được tìm thấy ở đâu? ….

• Bài 15.3 trang 49 Sách bài tập Hóa học 12: Nguyên tắc tách kim loại ra khỏi hợp chất của chúng là ….

• Bài 15.4 trang 49 Sách bài tập Hóa học 12: Với quá trình tách natri (sodium) bằng phương pháp điện phân sodium chloride nóng chảy ….

• Bài 15.5 trang 49 Sách bài tập Hóa học 12: Cho các kim loại Ag, Al, Cu, Fe, Mg, Na, Sn, Zn. Tìm hiểu và sắp xếp các kim loại ….

• Bài 15.6 trang 50 Sách bài tập Hóa học 12: Trong phản ứng tách kim loại từ ZnO bằng C theo phương pháp nhiệt luyện ….

• Bài 15.7 trang 50 Sách bài tập Hóa học 12: Chusa còn gọi là cinnabar, là một loại khoáng vật có thành phần chính là HgS ….

Xem thêm các bài giải sách bài tập Hóa học lớp 12 Cánh diều hay, chi tiết khác:

• SBT Hóa 12 Bài 16: Hợp kim – Sự ăn mòn kim loại

• SBT Hóa 12 Bài 17: Nguyên tố nhóm IA

• SBT Hóa 12 Bài 18: Nguyên tố nhóm IIA

• SBT Hóa 12 Bài 19: Nước cứng và làm mềm nước cứng

• SBT Hóa 12 Bài 20: Sơ lược về kim lại chuyển tiếp dãy thứ nhất

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 12 hay khác:

• Giải sgk Hóa học 12 Cánh diều
• Giải Chuyên đề học tập Hóa 12 Cánh diều
• Giải SBT Hóa học 12 Cánh diều
• Giải lớp 12 Cánh diều (các môn học)
• Giải lớp 12 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 12 Chân trời sáng tạo (các môn học)