Theo QCVN 01-1:2018/BYT, hàm lượng sắt tối đa cho phép trong nước sinh hoạt 0,3 mg/L. Một trong các phương pháp dùng để loại bỏ sắt là sử dụng vôi tôi, sau đó sục không khí nhằm kết tủa ion sắt, theo các sơ đồ phản ứng sau:

Fe3+ + OH→ Fe(OH)3

Fe2+ + OH + O2 → Fe(OH)3

Một nguồn nước sinh hoạt có hàm lượng sắt cao gấp 42 lần so với ngưỡng tối đa cho phép. Giả sử sắt trong mấu nước trên chí tồn tại ở hai dạng là Fe3+ và Fe2+ với tỉ lệ mol Fe³+ : Fe2+ = 1:4. Cần tối thiểu bao nhiêu gam Ca(OH)2 để kết tủa hoàn toàn lương sắt trong 1000m³ mẫu nước trên? (Kết quả làm tròn đến hàng đơn vị)

Question

Theo QCVN 01-1:2018/BYT, hàm lượng sắt tối đa cho phép trong nước sinh hoạt 0,3 mg/L. Một trong các phương pháp dùng để loại bỏ sắt là sử dụng vôi tôi, sau đó sục không khí nhằm kết tủa ion sắt, theo các sơ đồ phản ứng sau:

Fe3+ + OH→ Fe(OH)3

Fe2+ + OH + O2 → Fe(OH)3

Một nguồn nước sinh hoạt có hàm lượng sắt cao gấp 42 lần so với ngưỡng tối đa cho phép. Giả sử sắt trong mấu nước trên chí tồn tại ở hai dạng là Fe3+ và Fe2+ với tỉ lệ mol Fe³+ : Fe2+ = 1:4. Cần tối thiểu bao nhiêu gam Ca(OH)2 để kết tủa hoàn toàn lương sắt trong 1000m³ mẫu nước trên? (Kết quả làm tròn đến hàng đơn vị)

Timi · Accepted Answer

Để giải bài toán này, ta thực hiện các bước sau:

1. **Xác định hàm lượng sắt trong mẫu nước**:
   - Hàm lượng sắt tối đa cho phép: 0,3 mg/L
   - Hàm lượng sắt trong mẫu nước: $0,3 \, \text{mg/L} \times 42 = 12,6 \, \text{mg/L}$

2. **Tính tổng khối lượng sắt trong 1000 m³ nước**:
   - Thể tích nước = 1000 m³ = $1000 \times 10^3 \, \text{L} = 10^6 \, \text{L}$
   - Khối lượng sắt: 
     $$
     12,6 \, \text{mg/L} \times 10^6 \, \text{L} = 12,6 \times 10^3 \, \text{mg} = 12,6 \, \text{kg}
     $$

3. **Tính số mol của sắt**:
   - Khối lượng mol của Fe = 56 g/mol.
   - Số mol của Fe:
     $$
     n_{Fe} = \frac{12,6 \times 10^3 \, \text{g}}{56 \, \text{g/mol}} \approx 225 \, \text{mol}
     $$

4. **Tính tỉ lệ mol giữa Fe³+ và Fe²+**:
   - Tỉ lệ mol Fe³+ : Fe²+ = 1:4
   - Tổng tỉ lệ mol = 1 + 4 = 5
   - Số mol Fe³+ = $\frac{1}{5} \times 225 = 45 \, \text{mol}$
   - Số mol Fe²+ = $\frac{4}{5} \times 225 = 180 \, \text{mol}$

5. **Xác định số mol của Ca(OH)₂ cần thiết**:
   - Phản ứng với Fe³+:
     $$
     \text{Fe}^{3+} + 3\text{OH}^- \rightarrow \text{Fe(OH)}_3
     $$
     Từ 1 mol Fe³+, cần 3 mol OH⁻.
     => Từ 45 mol Fe³+, cần $45 \times 3 = 135 \, \text{mol OH}^-$

- Phản ứng với Fe²+:
     $$
     \text{Fe}^{2+} + 2\text{OH}^- + \text{O}_2 \rightarrow \text{Fe(OH)}_3
     $$
     Từ 1 mol Fe²+, cần 2 mol OH⁻.
     => Từ 180 mol Fe²+, cần $180 \times 2 = 360 \, \text{mol OH}^-$

- Tổng số mol OH⁻ cần thiết:
     $$
     n_{OH^-} = 135 + 360 = 495 \, \text{mol OH}^-
     $$

6. **Tính số mol Ca(OH)₂ cần thiết**:
   - 1 mol Ca(OH)₂ sản sinh ra 2 mol OH⁻.
   - Số mol Ca(OH)₂ cần thiết:
     $$
     n_{Ca(OH)₂} = \frac{495}{2} = 247,5 \, \text{mol}
     $$

7. **Tính khối lượng Ca(OH)₂ cần thiết**:
   - Khối lượng mol của Ca(OH)₂ = 74 g/mol.
   - Khối lượng cần thiết:
     $$
     m_{Ca(OH)₂} = 247,5 \times 74 \approx 18315 \, \text{g} \approx 18315 \, \text{g} \, \text{(làm tròn đến hàng đơn vị)}
     $$

Vậy cần tối thiểu **18315 gam Ca(OH)₂** để kết tủa hoàn toàn lượng sắt trong 1000 m³ mẫu nước.

Theo QCVN 01-1:2018/BYT, hàm lượng sắt tối đa cho phép trong nước sinh hoạt 0,3 mg/L. Một trong các phương pháp dùng để loại bỏ sắt là sử dụng vôi tôi, sau đó sục không khí nhằm kết tủa ion sắt, theo c...