Trong quá trình sản xuất nhôm từ quặng bauxite, có một giai đoạn quan trọng là quá trình điện phân aluminium oxide để thu được nhôm. Quá trình điện phân xảy ra trong một bể điện phân lớn với điện cực bằng than chì. Dưới đây là thông tin liên quan đến quá trình:
– Hàm lượng Al2O3 trong quặng bauxite là 40%.
– Quá trình điện phân được thực hiện trong bể có dung tích 10 m³ và nồng độ Al2O3 trong dung dịch là 0,5 mol/L.
– Nhôm tạo ra thường bị hao hụt mất 10%.
– Khí O2 sinh ra sẽ đốt cháy điện cực bằng than chì (giả sử chỉ tạo thành CO2).
– Cứ 1 tấn nhôm sản xuất ra tiêu tốn 20 kg cryolite.
Kết thúc 01 quá trình sản xuất:
a) Tính khối lượng quặng bauxite đã dùng.
b) Tính khối lượng nhôm thực tế thu được.
c) Tính khối lượng điện cực bằng than chì bị đốt cháy.
d) Tính khối lượng cryolite bị tiêu tốn trong quá trình sản xuất trên.
e) Giải thích tại sao nhôm tạo ra không cháy ngay với oxygen trong không khí?
Câu trả lời tốt nhất
nAl2O3 = 10000.0,5 = 5000 mol = 5 kmol
(a) m quặng = 5.102/40% = 1275 kg
(b) mAl = 90%.5.2.27 = 243 kg
(c) Bảo toàn electron: 6nAl2O3 = 4nC
—> mC = 1,5.5.12 = 90 kg
(d) m cryolite = 1275.20/1000 = 25,5 kg
(e) Nhôm nóng chảy nhẹ hơn hỗn hợp Al2O3 và cryolite nóng chảy nên nhôm chìm xuống dưới, không tiếp xúc với không khí nên không cháy.