Znananjsbdbsnsk Câu 0 [703941]: Một trong các phương pháp dùng để loại bỏ sắt (iron, Fe) trong nguồn nước,nhiễm sắt (iron) là sử dụng lượng vôi tôi vừa đủ để tăng pH của nước nhằm kết tủa ion sắt khi,có mặt oxygen, theo sơ đồ phản ứng:,$(1)~Fe^{3+}+3OH^-\rightarrow Fe(OH)_3$,$(2)~4Fe^{2+}+8OH^-+O_2+2H_2O\rightarrow4Fe(OH)_3$,Một mẫu nước có hàm lượng sắt cao gấp 42 lần so với ngưỡng cho phép quy định là 0,30 mg/l,(theo QCVN 01-1:2018/BYT). Giả thiết sắt trong mẫu nước trên chỉ tồn tại ở hai dạng là $Fe^{3+}$,và $Fe^{2+}$ với tỉ lệ mol $Fe^{3+}:Fe^{2+}=1:3.$ Cần tối thiểu V lít dung dịch $Ca(OH)_2$ 0,01 M để kế,tủa hoàn toàn lượng sắt trong $20~m^3$ mẫu nước trên. Giá trị của V là bao nhiêu (làm tròn kết quả,đến phần nguyên)?,Điền đáp án:,-----HẾT-----

Question

Znananjsbdbsnsk Câu 0 [703941]: Một trong các phương pháp dùng để loại bỏ sắt (iron, Fe) trong nguồn nước,nhiễm sắt (iron) là sử dụng lượng vôi tôi vừa đủ để tăng pH của nước nhằm kết tủa ion sắt khi,có mặt oxygen, theo sơ đồ phản ứng:,$(1)~Fe^{3+}+3OH^-\rightarrow Fe(OH)_3$,$(2)~4Fe^{2+}+8OH^-+O_2+2H_2O\rightarrow4Fe(OH)_3$,Một mẫu nước có hàm lượng sắt cao gấp 42 lần so với ngưỡng cho phép quy định là 0,30 mg/l,(theo QCVN 01-1:2018/BYT). Giả thiết sắt trong mẫu nước trên chỉ tồn tại ở hai dạng là $Fe^{3+}$,và $Fe^{2+}$ với tỉ lệ mol $Fe^{3+}:Fe^{2+}=1:3.$ Cần tối thiểu V lít dung dịch $Ca(OH)_2$ 0,01 M để kế,tủa hoàn toàn lượng sắt trong $20~m^3$ mẫu nước trên. Giá trị của V là bao nhiêu (làm tròn kết quả,đến phần nguyên)?,>Điền đáp án:,-----HẾT-----

Accepted Answer

Để giải bài toán này, ta cần xác định lượng sắt có trong mẫu nước và sau đó tính toán lượng vôi (Ca(OH)₂) cần thiết để kết tủa sắt.

1. **Tính lượng sắt trong mẫu nước:**
   - Nồng độ cho phép của sắt là 0,30 mg/l.
   - Mẫu nước có hàm lượng sắt cao gấp 42 lần, nên nồng độ sắt trong mẫu nước là:
     $$
     C_{Fe} = 0,30 \, \text{mg/l} \times 42 = 12,6 \, \text{mg/l}
     $$
   - Tổng thể tích nước là 20 m³ (hay 20,000 lít). 
   - Lượng sắt có trong 20 m³ nước là:
     $$
     \text{Lượng sắt} = C_{Fe} \times V = 12,6 \, \text{mg/l} \times 20,000 \, \text{l} = 252,000 \, \text{mg} = 252 \, \text{g}
     $$

2. **Xác định tỷ lệ mol của sắt:**
   - Theo tỉ lệ mol $Fe^{3+}:Fe^{2+}=1:3$, ta có:
     - Tổng mol sắt là:
       $$
       n_{Fe^{3+}} + n_{Fe^{2+}} = n_{Fe^{3+}} + 3n_{Fe^{3+}} = 4n_{Fe^{3+}} \Rightarrow n_{Fe^{3+}} = \frac{n}{4}, n_{Fe^{2+}} = \frac{3n}{4}
       $$
   - Khối lượng mol của $Fe^{3+}$ và $Fe^{2+}$ lần lượt là 55,85 g/mol. Do đó:
     - Tổng khối lượng sắt sẽ là:
       $$
       55,85 \cdot \frac{n}{4} + 55,85 \cdot \frac{3n}{4} = 55,85n
       $$
     - Ta có:
       $$
       55,85n = 252 \Rightarrow n = \frac{252}{55,85} \approx 4,51 \, \text{mol}
       $$

3. **Tính lượng Ca(OH)₂ cần thiết:**
   - Phản ứng xảy ra là:
     - Với $Fe^{3+}$:
       $$
       Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3
       $$
       Số mol $OH^-$ cần cho $Fe^{3+}$ là:
       $$
       n_{OH^-} = 3 \cdot n_{Fe^{3+}} = 3 \cdot \frac{n}{4} = \frac{3n}{4} = \frac{3 \cdot 4,51}{4} \approx 3,38 \, \text{mol}
       $$
     - Với $Fe^{2+}$:
       $$
       4Fe^{2+} + 8OH^- + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3
       $$
       Số mol $OH^-$ cần cho $Fe^{2+}$ là:
       $$
       n_{OH^-} = 8 \cdot n_{Fe^{2+}} = 8 \cdot \frac{3n}{4} = 6n
       $$
       Số mol $OH^-$ từ $Fe^{2+}$ sẽ là:
       $$
       n_{OH^-} = 6 \cdot \frac{n}{4} = \frac{6 \cdot 4,51}{4} \approx 6,77 \, \text{mol}
       $$
   - Tổng số mol $OH^-$ cần thiết là:
     $$
     n_{OH^-} = 3,38 + 6,77 = 10,15 \, \text{mol}
     $$

4. **Tính thể tích dung dịch Ca(OH)₂ 0,01 M cần thiết:**
   - Nồng độ Ca(OH)₂ là 0,01 M nên:
     $$
     C_{Ca(OH)_2} = 0,01 \, \text{mol/l} 
     $$
   - Thể tích cần thiết là:
     $$
     V = \frac{n_{OH^-}}{C_{Ca(OH)_2}} = \frac{10,15}{0,01} = 1015 \, \text{l}
     $$

Cuối cùng, làm tròn kết quả đến phần nguyên, ta có:

**Giá trị của V là:** 1015 l.