Номер 1406, страница 217 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1406. Кратко поясните, с какой целью криолит применяют при получении алюминия в промышленных условиях.

Решение

Промышленное производство алюминия осуществляется методом электролиза расплава чистого оксида алюминия ($Al_2O_3$), который также называют глинозёмом. Ключевой технологической проблемой является очень высокая температура плавления глинозёма, составляющая около $2072$ °C. Проведение электролиза при такой температуре потребовало бы колоссальных затрат энергии, что сделало бы процесс экономически нецелесообразным.

Для решения этой проблемы в расплав добавляют криолит — минерал, гексафторалюминат натрия с формулой $Na_3AlF_6$. Применение криолита преследует несколько важных целей:

• Снижение температуры плавления. Это основная причина использования криолита. Он выступает в качестве растворителя (флюса) для оксида алюминия. Раствор $Al_2O_3$ в расплавленном криолите имеет температуру плавления около $950-1000$ °C. Это позволяет проводить электролиз при значительно более низкой температуре, что кардинально снижает энергозатраты.
• Создание электролитической среды. Расплав криолита с растворенным в нем глинозёмом является ионной жидкостью, которая хорошо проводит электрический ток, то есть является электролитом, необходимым для процесса электролиза.
• Обеспечение разделения продуктов. Плотность расплавленного электролита на основе криолита меньше плотности жидкого алюминия. В результате этого образующийся на катоде металлический алюминий оседает на дне электролитической ванны, откуда его можно легко удалить, в то время как электролит остается сверху.

Таким образом, криолит делает процесс электролитического получения алюминия (процесс Холла-Эру) технологически возможным и экономически рентабельным.

Ответ: Криолит применяют в качестве растворителя для оксида алюминия ($Al_2O_3$) с основной целью значительно снизить температуру плавления электролита (с более чем $2000$ °C до примерно $950$ °C). Это позволяет существенно сократить затраты электроэнергии и делает промышленное производство алюминия экономически выгодным.