Do Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy rất cao 2050 C nên được trộn cùng với cryolite Na3AlF6 để tạo thành hỗn hợp nóng chảy ở gần
27/28
Do \[A{l_2}{O_3}\]có nhiệt độ nóng chảy rất cao \[\left( {2050^\circ C} \right)\] nên \[A{l_2}{O_3}\]được trộn cùng với cryolite \[\left( {N{a_3}Al{F_6}} \right)\] để tạo thành hỗn hợp nóng chảy ở gần \[1000^\circ C.\]Giải pháp này giúp tiết kiệm nhiều năng lượng, đồng thời tạo ra chất lỏng vừa có tính dẫn điện tốt, vừa nổi lên trên Al lỏng để ngăn cách Al lỏng với không khí. Sơ đồ thùng điện phân được biểu diễn như hình dưới đây:
Quá trình điện phân được tiến hành với dòng điện có hiệu điện thế thấp (khoảng 5 V) và cường độ dòng điện 100 – 300 kA.
Cho biết: Năng lượng điện tiêu thụ theo lí thuyết:
\({{\rm{A}}_{{\rm{lt}}}} = \frac{{{\rm{U}}{\rm{.}}{{\rm{m}}_{{\rm{Al}}}}{\rm{.F}}}}{{9.3,{{6.10}^6}}}{\rm{(kWh) }}\)
Trong đó:
• mAl: khối lượng Al được điều chế (gam);
• F: hằng số Faraday, \[F = 96485{\rm{ }}Cmo{l^{ - 1}};\]
• U: hiệu điện thế áp đặt vào hai cực của bình điện phân (V).
Hiệu suất tiêu thụ điện năng là 95%.
Ở anode chỉ có khí \[{O_2}\]thoát ra.
Năng lượng điện tiêu thụ thực tế để sản xuất được 1 kg Al là 15 kWh.
Tại cathode xảy ra quá trình khử cation \[A{l^{3 + }}.\]
Cryolite làm hạ nhiệt độ nóng chảy của \[A{l_2}{O_3},\]do đó giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ.
a.Sai.Vì \({O_2}\)sinh ra có thể phản ứng với C ở điện cực tạo thành \(CO,\,C{O_2}.\)
b.Sai.\({{\rm{A}}_{{\rm{tt}}}} = \frac{{{{5.10}^3}.96485}}{{9.3,{{6.10}^6}.95\% }} \approx 15,67{\rm{kWh}}{\rm{.}}\)
c. Đúng.Tại cathode xảy ra quá trình khử cation \[A{l^{3 + }}.\]
d. Đúng.Cryolite làm hạ nhiệt độ nóng chảy của \[A{l_2}{O_3},\]do đó giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ.