giải tự luận Câu 3. Trong công nghiệp, kim loại nhôm (aluminium, Al) được sản xuất bằng phương pháp điện phân,nóng chảy aluminium oxide trong cryolite. Quá trình điện phân diễn ra trong 6 giờ liên tục với cường độ,dòng điện 120000 A. Trong điều kiện này, cryolite không bị điện phân. Biết hiệu suất quá trình chuyển,hóa $Al_2O_3$ thành Al đạt 95,5%. Số kg nhôm thu được là bao nhiêu? (Cho $F=96,500~C/mol,$ kết quả làm,tròn phép tính cuối cùng đến hàng đơn vị).,Câu 4. Cho bảng thông tin cau:

Question

Accepted Answer

Để tính số kg nhôm thu được từ quá trình điện phân, ta cần thực hiện các bước sau:

1. **Tính tổng điện lượng (Q) đã sử dụng trong quá trình điện phân:**

Công thức tính điện lượng là:
   $$
   Q = I \cdot t
   $$
   với $I$ là cường độ dòng điện (A) và $t$ là thời gian (s).

Thay số vào công thức:
   $$
   t = 6 \text{ giờ} = 6 \times 3600 \text{ giây} = 21600 \text{ giây}
   $$
   $$
   Q = 120000 \text{ A} \cdot 21600 \text{ s} = 2592000000 \text{ C}
   $$

2. **Tính số mol electron (n_e) đã được sử dụng:**

Sử dụng định luật Faraday, số mol electron được tính bằng công thức:
   $$
   n_e = \frac{Q}{F}
   $$
   Thay số vào công thức:
   $$
   n_e = \frac{2592000000 \text{ C}}{96500 \text{ C/mol}} \approx 26869,8 \text{ mol}
   $$

3. **Phương trình phản ứng điện phân Al2O3:**

Phản ứng điện phân của $Al_2O_3$ là:
   $$
   Al_2O_3 + 6e^- \rightarrow 2Al + 3O^{2-}
   $$
   Từ phương trình trên, 1 mol $Al_2O_3$ cần 6 mol electron để sản xuất 2 mol nhôm (Al).

Số mol $Al_2O_3$ phản ứng sẽ là:
   $$
   n_{Al_2O_3} = \frac{n_e}{6} = \frac{26869,8 \text{ mol}}{6} \approx 4478,3 \text{ mol}
   $$

4. **Tính số mol nhôm thu được:**

Từ phản ứng, 1 mol $Al_2O_3$ tạo ra 2 mol Al, do đó:
   $$
   n_{Al} = 2 \cdot n_{Al_2O_3} = 2 \cdot 4478,3 \text{ mol} \approx 8956,6 \text{ mol}
   $$

5. **Tính khối lượng nhôm thu được:**

Khối lượng nhôm (M_Al = 27 g/mol):
   $$
   m_{Al} = n_{Al} \cdot M_{Al} = 8956,6 \text{ mol} \cdot 27 \text{ g/mol} \approx 241,9 \text{ kg}
   $$

6. **Tính hiệu suất:**

Do hiệu suất đạt 95,5%, nên khối lượng nhôm thực tế thu được sẽ là:
   $$
   m_{Al,thuc} = m_{Al} \cdot \frac{95,5}{100} \approx 241,9 \text{ kg} \cdot 0,955 \approx 230,5 \text{ kg}
   $$

Cuối cùng, làm tròn kết quả đến hàng đơn vị, số kg nhôm thu được là **231 kg**.