Câu 22THPTChuyên đề: Tính toán điện phân • Lớp 12Nhôm và hợp chất của nhômVận dụng#secondary:CHEM12.L3.LEGACY_METALS.ALUMINIUM#curriculum:undetermined
(Hóa 12 – Chương 5) Nhôm, titanium và một vài kim loại khác được tạo màu hoặc tăng độ dày của lớp oxide bên ngoài bề mặt bởi phương pháp anodizing (anode hóa), khi đó phần kim loại được xử lý sẽ là điện cực anode của thiết bị điện phân, bị oxi hóa tạo thành lớp màng oxide và kết hợp các phân tử thuốc nhuộm để tạo màu sắc rực rỡ. Để tạo lớp màng aluminium oxide dày 0,01 mm trên bề mặt vật liệu nhôm có tổng diện tích bề mặt là 120 cm cần thực hiện quá trình điện phân ở trên với dòng điện có cường độ là 0,6A trong thời gian t (phút). Biết điện lượng q = I.t = n.F; hằng số F = 96485 C/mol, hiệu suất điện phân đạt 96%; khối lượng riêng của AlO là 3,97 g/cm. Xác định giá trị của t. (chỉ làm tròn ở phép tính cuối cùng, làm tròn kết quả đến hàng đơn vị)
(Hóa 12 – Chương 5) Nhôm, titanium và một vài kim loại khác được tạo màu hoặc tăng độ dày của lớp oxide bên ngoài bề mặt bởi phương pháp anodizing (anode hóa), khi đó phần kim loại được xử lý sẽ là điện cực anode của thiết bị điện phân, bị oxi hóa tạo thành lớp màng oxide và kết hợp các phân tử thuốc nhuộm để tạo màu sắc rực rỡ. Để tạo lớp màng aluminium oxide dày 0,01 mm trên bề mặt vật liệu nhôm có tổng diện tích bề mặt là 120 cm cần thực hiện quá trình điện phân ở trên với dòng điện có cường độ là 0,6A trong thời gian t (phút). Biết điện lượng q = I.t = n.F; hằng số F = 96485 C/mol, hiệu suất điện phân đạt 96%; khối lượng riêng của AlO là 3,97 g/cm. Xác định giá trị của t. (chỉ làm tròn ở phép tính cuối cùng, làm tròn kết quả đến hàng đơn vị)
Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Thể tích lớp Al2O3: V = 120 cm² × 0,01 mm = 120 × 0,001 cm = 0,12 cm³. Khối lượng Al2O3: m = 0,12 × 3,97 = 0,4764 g → n(Al2O3) = 0,4764/102 = 0,0046706 mol. Quá trình anode: 2Al + 3H2O → Al2O3 + 6H+ + 6e⁻, nên n_e = 6 × 0,0046706 = 0,0280234 mol. Điện lượng thực cần (hiệu suất 96%): q = n_e·F/0,96 = 0,0280234 × 96485/0,96 ≈ 2817,4 C. Thời gian: t = q/I = 2817,4/0,6 ≈ 4695,7 giây = 78,26 phút ≈ 78 phút.
Thể tích lớp Al2O3: V = 120 cm² × 0,01 mm = 120 × 0,001 cm = 0,12 cm³. Khối lượng Al2O3: m = 0,12 × 3,97 = 0,4764 g → n(Al2O3) = 0,4764/102 = 0,0046706 mol. Quá trình anode: 2Al + 3H2O → Al2O3 + 6H+ + 6e⁻, nên n_e = 6 × 0,0046706 = 0,0280234 mol. Điện lượng thực cần (hiệu suất 96%): q = n_e·F/0,96 = 0,0280234 × 96485/0,96 ≈ 2817,4 C. Thời gian: t = q/I = 2817,4/0,6 ≈ 4695,7 giây = 78,26 phút ≈ 78 phút.
