Bonjour, je bloque à mon dm de chimie.
Voici l'énoncé :
L'aluminium est préparé par électrolyse ignée de l'alumine Al2O3. Le bain électrolytique contient aussi de la cryolithe qui permet d'abaisser la température de l'électrolyse de 2040°C, temprérature de fusion de l'alumine, à 960°C.
La cathode est constituée par le creuset, en graphite, de la cellule d'électrolyse. Les anodes, généralement précuites, sont en carbone et sont consommées, en moyenne, en 26 jours.
Dans une usine, la tension imposée à chaque cellule d'électrolyse est de 4,0V, l'intensité est de 200000A pour 175 cuves montées en série.
Les ions O2- sont oxydés en dioxygène. Les ions aluminium sont réduits en aluminium métal qui tombe au fond du creuset et qui est prélevé à l'état liquide.
3°) Calculer la masse d'aluminium produite par jour pour l'ensemble de l'usine.
4°) Calculer l'énergie électrique nécessaire à cette électrolyse en 24h.
5°) La facture énergétique représente plus de 30% des coûts de production de l'aluminium. Citer au moins 4 autres sources de coût.
Données:
couples oxydant réducteur : Al3+/Al O2/O²-
1F=96500C ; e=1,6*10^-19C ; Na=6,02*10^23 mol.-1
Masse molaire atomique : M(Al) = 27g.mol-1
pour la question 3, est-ce qu'il faut faire ça :
je trouve comme équation 6 O2-+4 Al3+ = 3 02+ 4 Al
Q=I*T=200000*86400=17280000000 C
né=Q/F=17280000000/96500=179067 mol
nA=né/12=179067/12=14922,25 mol
donc mA=14922,25*27=402900,75 mol
Merci d'avance de m'aider.
Bonsoir,
Vos calculs me semblent partiellement juste: la relation de Faraday est
m= (1/F)*(M/n)*I*t
F=96500C
M: Masse de métal déposé pour n électrons consommés ici 4Al pour 12 électrons
n= 12 soit (0.027*4 kg)
I=i(Ampère/cellule)*(nombre de cellules)
t=24*3600s
Votre masse finale ne peut s'exprimer en mol (produit d'un nombre de mol par une masse molaire).
phj69
oui je me suis trompé, c'est en gramme.Merci.
Pour la question 4, j'ai fait :
P=U*I= 4 * 200000 = 800000 W
W=P*t= 800000*86400=69120000000 J = 19200 KWH
Par contre, je ne vois pas du tout ce qu'il faut dire pour la question 4.
Merci de continuer à m'aider.
Ok pour la réponse à la question 4.
Quelques idées pour la 5:
Il faut acheter des matières premières (Al2O3, anodes en carbone ...)
Il faut construire les cellules: investissements
Est ce que l'usine fonctionne sans personnel?
Je laisse cours à votre imagination, et interroger vos proches.
phj69
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