Aurélie 18/01/07
 

Technicien de recherche ( Lille 2000) électrolyse de l'alumine


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La bauxite est le minerai d'aluminium. Sachant que l'aluminium est situé dans la classification périodique des éléments dans la même colonne que le bore B (Z=5) dans la période suivante.

numéro atomique de l'aluminium : Z= 5 + 8 = 13

même colonne ( même famille) que le bore : donc 3 électrons externes ; période suivante : donc 8 électrons de plus que le bore.

La formule de l'alumine : Al2O3 ( 2 Al3+ + 3O2-)

L'aluminium est obtenu par électrolyse de l'alumine fondue, extraite de la bauxite.

Lors de l'électrolyse tout se passe comme si l'alumine était dissociée en cation et en anion.

Equations des réactions qui ont lieu à chaque électrode :

à l'anode positive, oxydation : 3O2- = 1,5 O2 + 6e-.

à la cathode négative, réduction : 2 Al3+ + 6e- = 2Al

Bilan : 2 Al3+ + 3O2- = 1,5 O2 + 2Al ou Al2O3=1,5 O2 + 2Al


En admettant que le minerai contient 75% d'alumine calcul de la masse minimale de bauxite nécessaire à la fabrication d'une tonne d'aluminium :

Quantité de matière d'aluminium (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol)

n= 106/27 = 3,70 104 mol

D'après les coefficients stoechiométriques de l'équation bilan : n(Al2O3) = ½ n(Al)

n(Al2O3) = 1,85 104 mol

Masse molaire de l'alumine : M= 2*27+3*16 = 102 g/mol

masse d'alumine (g) = masse molaire (g/mol) * quantité de matière (mol)

m = 102*1,85 104 =1,89 106 g = 1,89 t

masse de minerai : 1,89/0,75 = 2,52 t.


L'intensité du courant d'électrolyse est I= 2,5 105 A,

Al : 27 g/mol ; 1 faraday = 1 F = 9,65 104 C/mol.


L'intensité du courant d'électrolyse est I= 2,5 105 A .

Durée de l'électrolyse :

Al3+ + 3e- = Al

donc quantité de matière d'élctrons n(e-) = 3 n(Al )= 3* 3,70 104 = 1,11 105mol

Quantité d'électricité Q=n(e-) F = 1,11 105 *9,65 104 = 1,07 1010 C

Or Q= I t soit t = Q/I = 1,07 1010/ 2,5 105 = 4,28 104 s = 714 min = 11,9 heures.

Vitesse moyenne de formation de l'aluminium en mol/min :

n(Al) / t = 3,70 104 /714 = 51,8 mol/min.

 



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