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

Sổ tay toán lý hóa 12 chỉ từ 29k/cuốn

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.

Quảng cáo

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).

Quảng cáo

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

Quảng cáo

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

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

Tài liệu cho giáo viên: Giáo án, powerpoint, đề thi giữa kì cuối kì, đánh giá năng lực, thi thử THPT, HSG, chuyên đề, bài tập cuối tuần..... độc quyền VietJack, giá hợp lí

Sách VietJack thi THPT quốc gia 2025 cho học sinh 2k7:

ĐỀ THI, GIÁO ÁN, GÓI THI ONLINE DÀNH CHO GIÁO VIÊN VÀ PHỤ HUYNH LỚP 12

Bộ giáo án, đề thi, bài giảng powerpoint, khóa học dành cho các thầy cô và học sinh lớp 12, đẩy đủ các bộ sách cánh diều, kết nối tri thức, chân trời sáng tạo tại https://tailieugiaovien.com.vn/ . Hỗ trợ zalo VietJack Official