Câu 24THPTChuyên đề: Tính toán điện phân • Lớp 12Điều chế và tách kim loạiVận dụng cao#secondary:CHEM12.L3.METALS.EXTRACTION#curriculum:undetermined
Ở một nhà máy, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy AlO với anode than chì (giả thiết hiệu suất điện phân đạt 100\%). Trung bình trong 1,98 giây, ở anode thoát ra 24,79 lít (25 °C, 1 bar) hỗn hợp khí X gồm CO và CO. Tỉ khối của X so với H bằng 19,6. Khối lượng nhôm mà nhà máy sản xuất được trong 36 giờ là bao nhiêu kg? (Làm tròn kết quả đến phần nguyên).
Ở một nhà máy, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nóng chảy AlO với anode than chì (giả thiết hiệu suất điện phân đạt 100\%). Trung bình trong 1,98 giây, ở anode thoát ra 24,79 lít (25 °C, 1 bar) hỗn hợp khí X gồm CO và CO. Tỉ khối của X so với H bằng 19,6. Khối lượng nhôm mà nhà máy sản xuất được trong 36 giờ là bao nhiêu kg? (Làm tròn kết quả đến phần nguyên).
Đáp án chính thức: 2003
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Khối lượng mol X: M_X = 19,6 × 2 = 39,2 g/mol. Số mol khí trong 1,98 s: n_X = 24,79/24,79 ≈ 1 mol (Vm ở 25 °C, 1 bar là 24,79 L/mol). Gọi n_CO = x, n_CO2 = y: x + y = 1 và 28x + 44y = 39,2 → y = 0,7; x = 0,3. Ở anode: C + O²⁻ → CO + 2e (0,3 mol CO → 0,6 mol e) và C + 2O²⁻ → CO₂ + 4e (0,7 mol CO₂ → 2,8 mol e). Tổng số mol electron trong 1,98 s: 3,4 mol e⁻. Ở cathode: Al³⁺ + 3e → Al, nên n_Al = 3,4/3 mol mỗi 1,98 s. Thời gian điện phân 36 h = 129600 s, số chu kỳ = 129600/1,98 = 65454,545. n_Al = 65454,545 × 3,4/3 = 74181,82 mol. Khối lượng Al: m = 74181,82 × 27 = 2002910 g ≈ 2003 kg. Kết quả khớp đáp án nguồn 2003.
Khối lượng mol X: M_X = 19,6 × 2 = 39,2 g/mol. Số mol khí trong 1,98 s: n_X = 24,79/24,79 ≈ 1 mol (Vm ở 25 °C, 1 bar là 24,79 L/mol). Gọi n_CO = x, n_CO2 = y: x + y = 1 và 28x + 44y = 39,2 → y = 0,7; x = 0,3. Ở anode: C + O²⁻ → CO + 2e (0,3 mol CO → 0,6 mol e) và C + 2O²⁻ → CO₂ + 4e (0,7 mol CO₂ → 2,8 mol e). Tổng số mol electron trong 1,98 s: 3,4 mol e⁻. Ở cathode: Al³⁺ + 3e → Al, nên n_Al = 3,4/3 mol mỗi 1,98 s. Thời gian điện phân 36 h = 129600 s, số chu kỳ = 129600/1,98 = 65454,545. n_Al = 65454,545 × 3,4/3 = 74181,82 mol. Khối lượng Al: m = 74181,82 × 27 = 2002910 g ≈ 2003 kg. Kết quả khớp đáp án nguồn 2003.