1. Trong công nghiệp, nhôm (aluminium) được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy hỗn hợp

Câu hỏi số 853651:

Vận dụng

1. Trong công nghiệp, nhôm (aluminium) được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy hỗn hợp Al₂O₃ và cryolite (dùng để hạ nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃) với điện cực làm bằng than chì (carbon). Khi điện phân, cực dương làm bằng than chì bị oxi hoá không hoàn toàn bởi oxygen sinh ra trong quá trình điện phân Al₂O₃ tạo thành hỗn hợp khí gồm: CO₂; CO và O₂ dư.

Điện phân m (tấn) Al₂O₃ tại cực âm thu được 2,7 tấn Al và tại cực dương thu được hỗn hợp khí gồm CO₂ (10% theo thể tích); CO (80% theo thể tích), còn lại là O₂. Biết hiệu suất quá trình điện phân Al₂O₃ là 80%. Giả thiết không có thêm sản phẩm nào được sinh ra trong quá trình điện phân.

a) Viết phương trình điện phân nóng chảy Al₂O₃.

b) Tính m.

c) Tính khối lượng carbon đã bị oxi hóa tại cực dương.

2. Vôi sống (CaO) là chất rắn màu trắng, hút ẩm mạnh, được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất thuỷ tinh, khử chua cho đất, khử trùng,

a) Tại sao không nên bón vôi sống cùng phân đạm urea (urea có công thức (NH₂)₂CO)? Viết phương trình phản ứng để giải thích.

b) Một lò nung vôi công nghiệp sử dụng than đá làm nhiên liệu. Tính khối lượng đá vôi và khối lượng than đá cần dùng để sản xuất được 448 tấn vôi sống.

Cho biết:

- Để phân huỷ 1 kg đá vôi cần cung cấp một lượng nhiệt là 1800 kJ.

- Đốt cháy 1 kg than đá giải phóng ra một lượng nhiệt là 27000 kJ và có 50% lượng nhiệt này được dùng để phân huỷ đá vôi.

- Giả sử đá vôi chỉ chứa CaCO₃.

- Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

3. Một nhà máy sản xuất thép sử dụng lò luyện thép Martin. Coi phản ứng luyện thép trong lò là:

$2F{{e}_{x}}{{O}_{y}}+yC\xrightarrow{{{t}^{o}}}2xFe+yC{{O}_{2}}$

Nguyên liệu nhà máy trên sử dụng để sản xuất ra loại thép chứa 1% C theo khối lượng gồm sắt phế liệu (chứa 50% Fe₃O₄; 49% Fe; 1% C theo khối lượng) và gang (chứa 3,5% khối lượng C, còn lại là Fe). Một mẻ luyện thép cần vừa đủ 5 tấn gang và m tấn sắt phế liệu. Tính m?

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:853651

Phương pháp giải

1. a) Phương pháp điều chế kim loại hoạt động mạnh.

b) Tính theo phương trình phản ứng.

c) Phi kim tác dụng oxygen tạo oxide.

Bảo toàn nguyên tố O

2. a) Tính chất hoá học của oxide base

b) Tính theo phương trình phản ứng

c) m_{vôi sống cần điều chế} ⟹ m_{đá vôi sử dụng}, nhiệt lượng cần thiết để nung đá vôi

⟹ m_C cần để tạo ra lượng nhiệt tương ứng.

3. 5 tấn gang có $\left\{ \begin{array}{l} m_{Fe} \\ m_{C} \end{array} \right.(kg)$

m tấn sắt phế liệu có $\left\{ \begin{array}{l} m_{Fe_{3}O_{4}} \\ m_{Fe} \\ m_{C} \end{array} \right.(kg)$

⟹ a tấn thép có $\left\{ \begin{array}{l} {m_{Fe} = 99\%.m_{thep}} \\ {m_{C} = 1\%.m_{thep}} \end{array} \right.(kg)$

Bảo toàn Fe: (1)

$F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+2C\xrightarrow{{}}3Fe+2C{{O}_{2}}$

Bảo toàn C (2)

$\xrightarrow{(1),(2)}$ $\left\{ \begin{array}{l} a \\ m \end{array} \right.$

Giải chi tiết

1. a) $2A{{l}_{2}}{{O}_{3}}\xrightarrow[Cryolite]{dpnc}4Al+3{{O}_{2}}$

b) $m = \dfrac{2,7.102.100}{54.80} = 6,375$ (tấn)

c) $C+{{O}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}C{{O}_{2}}$

$2C+{{O}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}2CO$

$n_{O_{2}} = \dfrac{2,7.10^{3}.3}{27.4} = 75(kmol)$

Bảo toàn nguyên tố O: 75.2 = $2.n_{CO_{2}} + n_{CO} + 2.n_{O_{2}(du)}$

Bảo toàn nguyên tố C: 0,1125.10³ (mol) ⟹ m_C = 1,35 tấn

2. a) Khi bón vôi sống cùng urea sẽ bị mất đạm

$CaO+{{H}_{2}}O\xrightarrow{{}}Ca{{(OH)}_{2}}$

${{(N{{H}_{2}})}_{2}}CO+{{H}_{2}}O\xrightarrow{{}}{{(N{{H}_{4}})}_{2}}C{{O}_{3}}$

$Ca{{(OH)}_{2}}+{{(N{{H}_{4}})}_{2}}C{{O}_{3}}\xrightarrow{{}}CaC{{O}_{3}}+2{{H}_{2}}O+2N{{H}_{3}}$

b) Khối lượng đá vôi cần dùng là: $\dfrac{448.100}{56} = 800$ (tấn)

c) Nhiệt lượng cần để nung vôi là: $800.10^{3}.1800(kJ)$

Khối lượng than đá cần dùng cho quá trình nung vôi là: $\dfrac{800.10^{3}.1800.100}{27000.50.10^{3}} = 106,67$ (tấn)

Tổng khối lượng đá vôi và than đá: 800 + 106,67 = 906,67 (tấn)

3. 5 tấn gang có $\left\{ \begin{array}{l} {m_{Fe} = 5.10^{3}.(100\% - 3,5\%) = 4825} \\ {m_{C} = 5.10^{3} - 4825 = 175} \end{array} \right.(kg)$

m tấn sắt phế liệu có $\left\{ \begin{array}{l} {m_{Fe_{3}O_{4}} = m.10^{3}.50\% = 500m} \\ {m_{Fe} = m.10^{3}.49\% = 490m} \\ {m_{C} = 10m} \end{array} \right.(kg)$

⟹ a tấn thép có $\left\{ \begin{array}{l} {m_{Fe} = a.10^{3}.99\% = 990a} \\ {m_{C} = a.10^{3}.1\% = 10a} \end{array} \right.(kg)$

Bảo toàn Fe: $4825 + \dfrac{500m}{232}.3.56 + 490m = a.10^{3}.99\%(1)$

$Fe_{3}O_{4} + 2C\overset{}{\rightarrow}3Fe + 2CO_{2}$

$\dfrac{500m}{232}$ ⟶ $2.\dfrac{500m}{232}$(kmol)

Bảo toàn C : $175 + 10m = 10a + 12.\dfrac{2.500m}{232}(2)$

$\xrightarrow{(1),(2)}$ $\left\{ \begin{array}{l} {a = 7,036} \\ {m = 2,509} \end{array} \right.$

PH/HS 2K10 THAM GIA NHÓM ĐỂ CẬP NHẬT ĐIỂM THI, ĐIỂM CHUẨN MIỄN PHÍ!

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách: Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều. Lộ trình học tập 3 giai đoạn: Học nền tảng lớp 9, Ôn thi vào lớp 10, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả. PH/HS tham khảo chi tiết khoá học tại: Link