Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy aluminium oxide

Sách bài tập Hóa học 12 Bài 15: Các phương pháp tách kim loại - Chân trời sáng tạo

Câu 15.15 trang 101 Sách bài tập Hóa học 12: Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy aluminium oxide với các điện cực làm bằng than chì, sử dụng cryolite (Na₃AlF₆) nóng chảy làm xúc tác.

a) Viết các phương trình hóa học của phản ứng có thể xảy ra trong quá trình sản xuất nhôm.

b) Tính lượng quặng bauxite (chứa 80% Al₂O₃) và lượng than chì cần dùng để sản xuất 2,7 tấn nhôm. Giả sử hiệu suất chế biến quặng và quá trình điện phân là 100%; khí thoát ra tại anode gồm 10% O₂; 10% CO và 80% CO₂ về thể tích.

Lời giải:

a) Phương trình hóa học của các phản ứng có thể xảy ra trong quá trình sản xuất nhôm:

2Al₂O₃ $\overset{d p n c}{\to}$ 4Al +3O₂

2C + O₂ $\overset{t^{o}}{\to}$ 2CO

C+ O₂ $\overset{t^{o}}{\to}$ CO₂

b) Theo đề, ta có:

$n_{A l} = \frac{2, 7 \times 10^{3}}{27} = 100 (k m o l)$

2Al₂O₃ $\overset{d p n c}{\to}$ 4Al +3O₂

50 100 75 (kmol)

$\Rightarrow n_{A l_{2} O_{3}} = \frac{100}{2} = 50 (k m o l)$

Lượng Al₂O₃ cần dùng để sản xuất nhôm là

$m_{A l_{2} O_{3}} = 50 \times 102 = 5 100 (k g) = 5, 1$ (tấn)

Do quặng chứa 80% Al₂O₃, do đó khối lượng quặng cần dùng là

m_quặng= $\frac{5, 1 \times 100}{80} = 6, 375$ (tấn)

Tương tự, ta có số mol oxygen sinh ra là

$n_{O_{2}} = \frac{3 \times 100}{4} = 75 (k m o l)$

Gọi x là số mol oxygen phản ứng với C tạo sản phẩm CO, y là số mol oxygen phản ứng với C tạo sản phẩm CO₂. Ta có:

2C+O₂ $\overset{t^{o}}{\to}$ CO

2x x 2x (kmol)

C+ O₂ $\overset{t^{o}}{\to}$ CO₂

y y y (kmol)

Trong hỗn hợp khí thoát ra chứa 2x (kmol) CO (10%); y kmol CO₂ (80%) và z mol O₂ dư (10%).

Ta có:

$\{\begin{cases} x + y + z = 75 \\ z = 2 x \\ y = 8 z = 16 x \end{cases} \Rightarrow \{\begin{cases} 2 x = 7,895 \\ z = 7,895 \\ y = 63,158 \end{cases}$

Tương ứng là 7,895 kmol CO; 63,158 kmol CO₂ và 7,895 kmol O₂.

$\Rightarrow$ n_{C (phản ứng)} = 2x + y = 71,053 (kmol).

$\Rightarrow$ m_{C (phản ứng)}=71,053. 12 = 852,636 (kg).

Lời giải SBT Hóa 12 Bài 15: Các phương pháp tách kim loại hay khác:

Xem thêm các bài giải sách bài tập Hóa học lớp 12 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

❮ Bài trước Bài sau ❯

SBT Hóa học 12 Chân trời

Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy aluminium oxide

Sách bài tập Hóa học 12 Bài 15: Các phương pháp tách kim loại - Chân trời sáng tạo

Xem thêm các bài giải sách bài tập Hóa học lớp 12 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác: