Trong công nghiệp, kim loại Na được điều chế bằng cách điện phân NaCl nóng chảy trong bình điện phân Downs với điện áp khoảng 7V, cường độ dòng điện từ 25000A đến 40000A với các điện cực anode bằng than chì và cathode bằng Fe. Kim loại Na sinh ra ở trạng thái nóng chảy nhẹ hơn NaCl nóng chảy nên nổi lên, vì vậy hệ thống thu được lắp đặt ở phía trên. Lưới sắt giúp ngăn cho Na (ở trạng thái nóng chảy) không phản ứng lại với Cl2. Sơ đồ bình điện phân được mô tả như hình bên.
a) Khi sử dụng cường độ dòng điện là 25000A thì sau 12 giờ sản xuất được 206 kg sodium (hiệu suất của cả quá trình đạt 80%). Biết điện lượng q = I.t = ne.F, trong đó: q là điện lượng (C), ne là số mol electron đi qua dây dẫn, I là cường độ dòng điện (A), t là thời gian điện phân (giây), F = 96500 C/mol. (Kết quả cuối cùng làm tròn đến hàng đơn vị)
b) Nếu không có lưới sắt, Na và Cl2 vẫn được tách riêng hoàn toàn nên hiệu suất điện phân không thay đổi.
c) Hệ thống thu Na nóng chảy đặt trong khí trơ để tránh Na bị oxi hóa bởi không khí.
d) Có thể thay anode than chì bằng Fe vì Fe dẫn điện tốt.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng, mNa = 80%.23.I.t/F = 205927 gam ≈ 206 kg
(b) Sai, lưới sắt dạng phễu dẫn Cl2 di chuyển đúng hướng và ngăn tiếp xúc với Na nóng chảy. Nếu không có lưới sắt này một phần Cl2 và Na tiếp xúc với nhau sẽ tái tạo lại chất ban đầu (NaCl) gây giảm hiệu suất.
(c) Đúng, Na có tính khử rất mạnh nên cần cách ly hoàn toàn Na với môi trường ngoài bằng khí trơ.
(d) Sai, anode thoát khí Cl2 nên nếu dùng Fe làm anode thì anode sẽ bị oxi hóa và ăn mòn nhanh chóng. Than chì không phản ứng với Cl2, có nhiệt độ nóng chảy cao nên sử dụng tốt làm anode.