Câu 13. Theo QCVN 01−1:2018/BYT, hàm lượng sắt tối đa cho phép trong nước sinh hoạt là 0,3mg/L. Một mẫu nước có hàm lượng sắt cao gấp 28 lần ngưỡng cho phép, giả thiết sắt trong mẫu nước tồn tại ở dạng Fe2(SO4)3 và FeSO4 với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 8. Quá trình tách loại sắt trong 10m3 mẫu nước trên được thực hiện bằng cách sử dụng m gam vôi tôi (vừa đủ) để tăng pH, sau đó sục không khí:

Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 (1)

4FeSO4 + 4Ca(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 + 4CaSO4 (2)

Giả thiết vôi tôi chỉ chứa Ca(OH)2. Giá trị của m là bao nhiêu gam? (Làm tròn kết quả đến hàng phần mười).

Question

Câu 13. Theo QCVN 01−1:2018/BYT, hàm lượng sắt tối đa cho phép trong nước sinh hoạt là 0,3mg/L. Một mẫu nước có hàm lượng sắt cao gấp 28 lần ngưỡng cho phép, giả thiết sắt trong mẫu nước tồn tại ở dạng Fe2(SO4)3 và FeSO4  với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 8. Quá trình tách loại sắt trong 10m3 mẫu nước trên được thực hiện bằng cách sử dụng m gam vôi tôi (vừa đủ) để tăng pH, sau đó sục không khí:

Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 (1)

4FeSO4 + 4Ca(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 + 4CaSO4 (2)

Giả thiết vôi tôi chỉ chứa Ca(OH)2. Giá trị của m là bao nhiêu gam? (Làm tròn kết quả đến hàng phần mười).

Accepted Answer

Để giải bài toán này, chúng ta sẽ tính toán hàm lượng sắt trong mẫu nước và xác định lượng vôi cần thiết để loại bỏ sắt.

1. **Tính hàm lượng sắt trong mẫu nước:**
   - Hàm lượng sắt tối đa cho phép là 0,3 mg/L. Mẫu nước có hàm lượng sắt gấp 28 lần ngưỡng cho phép:
     $$
     \text{Hàm lượng sắt} = 28 \times 0,3 \, \text{mg/L} = 8,4 \, \text{mg/L}
     $$
   - Mẫu nước có thể tích 10 m³ (10,000 L):
     $$
     \text{Tổng hàm lượng sắt} = 8,4 \, \text{mg/L} \times 10,000 \, \text{L} = 84,000 \, \text{mg} = 84 \, \text{g}
     $$

2. **Tính số mol sắt:**
   - Phân tử khối của sắt (Fe) là 55,85 g/mol. Số mol sắt trong mẫu nước là:
     $$
     n_{Fe} = \frac{84 \, \text{g}}{55,85 \, \text{g/mol}} \approx 1,504 \, \text{mol}
     $$

3. **Tính số mol của Fe2(SO4)3 và FeSO4:**
   - Tỉ lệ mol của Fe2(SO4)3 và FeSO4 là 1:8. Gọi số mol của Fe2(SO4)3 là $ x $ và số mol của FeSO4 là $ 8x $.
   - Tổng số mol sắt từ hai hợp chất là:
     $$
     2x + 8x = 10x
     $$
   - Từ đó, ta có:
     $$
     10x = 1,504 \implies x = 0,1504 \, \text{mol}
     $$
   - Vậy số mol của FeSO4 là:
     $$
     8x = 8 \times 0,1504 = 1,2032 \, \text{mol}
     $$

4. **Tính lượng vôi cần thiết:**
   - Theo phương trình phản ứng (1), số mol Ca(OH)2 cần thiết để phản ứng với Fe2(SO4)3 là:
     $$
     3 \text{mol Ca(OH)}_2 \text{ cho } 1 \text{mol Fe}_2(SO_4)_3 \implies 3 \times 0,1504 = 0,4512 \, \text{mol}
     $$
   - Theo phương trình phản ứng (2), số mol Ca(OH)2 cần thiết để phản ứng với FeSO4 là:
     $$
     4 \text{mol Ca(OH)}_2 \text{ cho } 4 \text{mol FeSO}_4 \implies 4 \times 1,2032 = 1,2032 \, \text{mol}
     $$
   - Tổng số mol Ca(OH)2 cần thiết:
     $$
     n_{Ca(OH)_2} = 0,4512 + 1,2032 = 1,6544 \, \text{mol}
     $$

5. **Tính khối lượng vôi:**
   - Phân tử khối của Ca(OH)2 là 74,09 g/mol. Vậy khối lượng vôi cần thiết là:
     $$
     m = n_{Ca(OH)_2} \times M_{Ca(OH)_2} = 1,6544 \times 74,09 \approx 122,256 \, \text{g}
     $$
   - Làm tròn đến hàng phần mười, ta có:
     $$
     m \approx 122,3 \, \text{g}
     $$

**Kết luận:** Giá trị của $ m $ là 122,3 g.

Câu 13. Theo QCVN 01−1:2018/BYT, hàm lượng sắt tối đa cho phép trong nước sinh hoạt là 0,3mg/L. Một mẫu nước có hàm lượng sắt cao gấp 28 lần ngưỡng cho phép, giả thiết sắt trong mẫu nước tồn tại ở dạng...