Câu hỏi Hoạt động trang 95 Hóa 12 Kết nối tri thức: Hãy tìm hiểu quá trình điện phân Al2O3 nóng chảy và thực hiện các yêu cầu sau: Nêu vai trò của cryolite trong quá trình điện phân...

Hãy tìm hiểu quá trình điện phân Al₂O₃ nóng chảy và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nêu vai trò của cryolite trong quá trình điện phân.

2. Tại sao sau một thời gian, cần phải thay cực dương của bình điện phân. Viết các phương trình hoá học để giải thích.

Phương pháp giải :

- Những kim loại hoạt động hoá học mạnh như K, Na, Ca, Mg, Al,... được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy các hợp chất của chúng (oxide, muối chloride).

- Nguyên tắc điện phân nóng chảy:

• Tại cathode (điện cực âm): xảy ra quá trình khử ion dương.

• Tại anode (điện cực dương): xảy ra quá trình oxi hoá ion âm.

Lời giải chi tiết:

1. Vai trò của cryolite trong quá trình điện phân:

- Hỗn hợp cryolite nóng chảy ở khoảng 900 °C, làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃, giúp tiết kiệm năng lượng hơn.

- Cryolite có tính dẫn điện tốt hơn Al₂O₃ nóng chảy, làm tăng khả năng dẫn điện.

- Cryolite có khối lượng riêng nhỏ hơn nhôm, nổi lên trên và ngăn cản Al nóng chảy không bị oxi hoá trong không khí.

2. Quá trình điện phân Al₂O₃ diễn ra như sau:

- Cathode (-): \({\rm{A}}{{\rm{l}}^{{\rm{3 + }}}} + 3{\rm{e}} \to {\rm{Al}}\)

- Anode (+): \(2{{\rm{O}}^{2 - }} \to {{\rm{O}}_2} + 4{\rm{e}}\)

Phương trình hóa học:

Thùng điện phân có cực âm (cathode) là tấm than chì ở đáy thùng. Cực dương (anode) là những khối than chì. Khí oxygen sinh ra ở cực dương đốt cháy dần dần than chì sinh ra CO₂:

Do vậy sau một thời gian, cần phải thay cực dương của bình điện phân.