Giải Hoạt động trang 96 SGK Hoá học 12

Lời giải

## 1. Vai trò của cryolite ($Na_3AlF_6$)

$Al_2O_3$ nguyên chất có nhiệt độ nóng chảy rất cao (khoảng $2050\,^\circ C$), nếu điện phân trực tiếp sẽ tốn rất nhiều năng lượng. Vì vậy người ta hoà tan $Al_2O_3$ vào cryolite ($Na_3AlF_6$) nóng chảy. Cryolite có ba vai trò chính:

- Hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp xuống còn khoảng $900\,^\circ C$, nhờ đó tiết kiệm đáng kể năng lượng (điện năng, nhiên liệu).
- Tăng độ dẫn điện của chất điện phân nóng chảy, giúp quá trình điện phân diễn ra thuận lợi và hiệu quả hơn.
- Tạo lớp nóng chảy nổi phía trên che phủ bề mặt, ngăn nhôm nóng chảy tiếp xúc với không khí nên bảo vệ nhôm khỏi bị oxi hoá trở lại.

## 2. Vì sao sau một thời gian phải thay cực dương

Bình điện phân dùng điện cực bằng than chì (carbon). Trong hỗn hợp nóng chảy, $Al_2O_3$ phân li:
$$Al_2O_3 \rightarrow 2Al^{3+} + 3O^{2-}$$

Tại cực âm (cathode) — ion $Al^{3+}$ bị khử:
$$Al^{3+} + 3e \rightarrow Al$$

Tại cực dương (anode) — ion $O^{2-}$ bị oxi hoá, giải phóng khí oxygen:
$$2O^{2-} \rightarrow O_2 + 4e$$

Phương trình điện phân tổng quát:
$$2Al_2O_3 \xrightarrow{\text{đpnc}} 4Al + 3O_2$$

Ở nhiệt độ cao, khí $O_2$ sinh ra ở cực dương đốt cháy dần điện cực carbon tạo thành khí $CO_2$ (và $CO$):
$$C + O_2 \xrightarrow{t^\circ} CO_2$$
$$2C + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CO \quad (\text{khi thiếu } O_2)$$

Do cực dương bằng carbon liên tục bị ăn mòn (cháy) và tiêu hao, nên sau một thời gian cần phải thay cực dương của bình điện phân để quá trình điện phân tiếp tục diễn ra.

Đáp số