Trang chủ Lớp 12 Hóa học lớp 12 SGK Hóa 12 - Cánh diều Bài tập 2 trang 88 Hóa 12 Cánh diều: Xét quá trình...

Bài tập 2 trang 88 Hóa 12 Cánh diều: Xét quá trình sản xuất nhôm được thực hiện theo phương pháp điện phân Al2O3 nóng chảy với điện cực than chì a) Giải thích vì sao thực tế thành

Đáp án Câu hỏi Bài tập 2 trang 88 SGK Hóa 12 Cánh diều – Bài 12. Điện phân. Gợi ý: Dựa vào các quá trình điện phân Al2O3.

Câu hỏi/Đề bài:

Xét quá trình sản xuất nhôm được thực hiện theo phương pháp điện phân Al2O3 nóng chảy với điện cực than chì

a) Giải thích vì sao thực tế thành phần thể tích khí bay ra ở cực dương gồm CO (30% – 50%) và CO2 (50% – 70%) mà không phải là O2

b) Trung bình để sản xuất được 1 tấn Al thì lượng điện cực than chì bị tiêu hao do phản ứng oxi hóa là bao nhiêu? Giả thiết thành phần khí bay ra ở cực dương gồm 50% CO và 50% CO2 về thể tích.

Hướng dẫn:

Dựa vào các quá trình điện phân Al2O3

Lời giải:

Khi điện phân Al2O3 nóng chảy xảy ra quá trình điện phân như sau:

Ở cực âm xảy ra sự khử ion Al3+:

Al3+ + 3e \( \to \) Al

Ở cực dương xảy ra sự oxi hóa ion O2-:

O2- \( \to \)1/2 O2 + 2e

a) Điện cực than chì ở cực dương bị hao mòn nhanh hơn do khí O2 tác dụng với C trong điện cực. Nên sản phẩm ở cực dương không thu được O2 mà thu được CO và CO2.

b) Đổi 1 tấn = 1000kg

n Al = \(\frac{{1000}}{{27}}k.mol\)

Phương trình phản ứng điện phân là:

2Al2O3 \( \to \) 4Al + 3O2

\(\frac{{1000}}{{27}}\)\( \to \) \(\frac{{250}}{9}k.mol\)

Vì thành phần khí bay ra ở cực dương gồm 50% CO và 50% CO2 về thể tích, nên n CO2 = n CO.

Gọi số mol CO2 và CO là a (mol)

O2 + 2C \( \to \) 2CO

\(\frac{a}{2}\) \( \leftarrow \) a

O2 + C \( \to \) CO2

a \( \leftarrow \) a

n O2 = \(\frac{a}{2}\)+ a = \(\frac{3}{2}a\)= \(\frac{{250}}{9}\)=> a = \(\frac{{500}}{{27}}\)k.mol

n điện cực = n CO2 + n CO = \(\frac{{500}}{{27}}\)+ \(\frac{{500}}{{27}}\)k.mol

Khối lượng điện cực than chì bị tiêu hao là: \(\frac{{500}}{{27}}\).2.12 = 444,44kg = 0,44 tấn