Câu hỏi:

Al₂O₃ có nhiệt độ nóng chảy rất cao (2050°C) nên việc điện phân nóng chảy Al₂O₃  nguyên chất sẽ khó thực hiện. Hiện nay, theo công nghệ Hall-Héroult, người ta hoà tan Al₂O₃ trong cryolite (Na₃AlF₆)  nóng chảy được hỗn hợp chất điện phân có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn (khoảng gần 1000°C). Giải pháp này giúp tiết kiệm năng lượng, đồng thời tạo ra chất lỏng có tính dẫn điện tốt, nhẹ hơn Al và nổi lên phía trên lớp A1 lỏng, bảo vệ Al không bị oxi hoá bởi không khí. Sơ đồ thùng điện phân được biểu diễn như hình dưới:

Quá trình điện phân được tiến hành với dòng điện có hiệu điện thể thấp (khoảng 5 V) và cường độ dòng điện 100 – 300 km. Để sản xuất được 1 tấn Al cần tiêu tốn khoảng 2 tấn Al₂O₃ 50 kg cryolite, 400 kg than côc.

Cho biết: Năng lượng điện tiêu thụ theo lí thuyết, ${\mathrm{A}}_{\mathrm{lt}}=\frac{\mathrm{U}.{\mathrm{m}}_{\mathrm{Al}}.\mathrm{F}}{9.3,6{.10}^6}$ (kWh). Với m_Al là khối lượng Al được điều chế (gam); F là hằng số Faraday, F = 96485 C mol^-1 , U (V) là hiệu điện thế áp đặt vào hai cực của bình điện phân.

a) Tại cathode xảy ra quá trình khử cation Al³⁺.