Phèn nhôm – kali (hay phèn chua) có công thức K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O, phèn sắt có công thức (NH₄)₂SO₄.Fe₂(SO₄)₃.24H₂O được sử dụng như là chất keo tụ trong quá trình xử lí nước (nước thải, nước giếng khoan). Cho các nhận định sau:
(1) Phương trình thủy phân ion M³⁺ (Al³⁺ và Fe³⁺) được biểu diễn đơn giản như sau:
$${\text{M}}^{3+}+3{\text{H}}_2\text{O}\rightleftharpoons \text{M}(\text{OH}{)}_3\downarrow +3{\text{H}}^{+}.$$
(2) Ion Al³⁺, Fe³⁺ dễ bị thủy phân trong nước tạo thành base tan và cho môi trường acid.
(3) Trong thực tế phèn nhôm được dùng để làm trong nước do tạo ra Al(OH)₃ có khả năng hấp phụ, kéo theo các các bẩn lơ lửng lắng xuống.
(4) Ngoài tác dụng làm trong nước, dung dịch phèn chua còn có khả năng làm sạch gỉ sét trên inox.
(5) Để bảo quản dung dịch muối M³⁺ (Al³⁺ và Fe³⁺) trong phòng thí nghiệm người ta thường nhỏ vài giọt dung dịch acid vào trong lọ đựng dung dịch muối vì M³⁺ trong nước bị thủy phân thuận nghịch tạo dung dịch có môi trường acid, thêm acid (H⁺) làm cân bằng hoá học chuyển dịch theo chiều nghịch, hạn chế sự thủy phân của M³⁺.
Xếp các nhận định đúng theo số thứ tự tăng dần.

Tại Việt Nam, Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước ăn uống sinh hoạt QCVN 01-1:2018/BYT quy định hàm lượng sắt không được vượt quá 0,3mg/L. Một mẫu nước nhiễm phèn sắt với lượng iron cao gấp 28 lần ngưỡng cho phép. Giả thiết sắt trong mẫu nước tồn tại ở dạng muối sulfate FeSO${}_4$ và Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ với tỉ lệ số mol tương ứng là 8 : 1. Tính số gam Ca(OH)${}_2$ tối thiểu cần dùng để xử lí lượng sắt (được tách ra dưới dạng Fe(OH)${}_3$) trong 50 m${}^3$ mẫu nước trên về giới hạn cho phép. (Kết quả được làm tròn đến hàng đơn vị).

Sau đợt bão lũ, nguồn nước tại một xã vùng trũng bị đục ngầu do lẫn nhiều phù sa và tạp chất lơ lửng, không thể sử dụng để tắm giặt. Cán bộ y tế hướng dẫn người dân sử dụng phèn chua: $(K_{2}S{O}_4.A{l}_2(S{O}_4{)}_3.24H_{2}O$ hay viết gọn là $KAl(S{O}_4{)}_2.12H_{2}O)$ để làm trong nước. Cơ chế là khi hòa tan vào nước, phèn chua tạo ra kết tủa keo $Al(OH{)}_3$ kéo theo các hạt bụi bản lắng xuống đáy. Để làm trong nước đục nhẹ cần khoảng 15 gam phèn chua cho 1 m³ nước. Một hộ dân chứa nước mưa bị lẫn bùn đất vào một bể hình hộp chữ nhật có kích thước: dài 3m, rộng 1,6m và mực nước đang cao 1,2m. Nếu hộ dân này không có cân, chỉ có một thìa nhựa (mỗi thìa gạt ngang chứa được khoảng 5 gam phèn chua bột), thì họ cần múc khoảng bao nhiêu thìa? (Kết quả được làm tròn đến hàng đơn vị).

Sau đợt bão lũ, nguồn nước tại một xã vùng trũng bị đục ngầu do lẫn nhiều phù sa và tạp chất lơ lửng, không thể sử dụng để tắm giặt. Cán bộ y tế hướng dẫn người dân sử dụng phèn chua: (K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O hay viết gọn là KAl(SO₄)₂.12H₂O) để làm trong nước. Cơ chế là khi hòa tan vào nước, phèn chua tạo ra kết tủa keo Al(OH)₃ kéo theo các hạt bụi bẩn lắng xuống đáy. Để làm trong nước đục nhẹ cần khoảng 15 gam phèn chua cho 1 m³ nước. Một hộ dân chứa nước mưa bị lẫn bùn đất vào một bể hình hộp chữ nhật có kích thước: dài 3m, rộng 1,6m và mực nước đang cao 1,2m. Nếu hộ dân này không có cân, chỉ có một thìa nhựa (mỗi thìa gạt ngang chứa được khoảng 5 gam phèn chua bột), thì hộ cần múc khoảng bao nhiêu thìa? (Kết quả được làm tròn đến hàng đơn vị).

Hấp phụ là khả năng của vật liệu tạo liên kết và giữ các chất trên bề mặt của nó. Đốt vỏ trâu trong điều kiện yếm khí (thiếu oxygen) thu được phần bã rắn gọi là than tồn tính. Loại than này có cấu trúc xốp, diện tích bề mặt lớn nên có khả năng hấp phụ cao.

Để đánh giá khả năng hấp phụ ion kim loại chì của than tồn tính so với cát, một nhóm học sinh đã cho nước nhiễm ion kim loại chì chảy qua vật liệu hấp phụ (100 gam cát hoặc 100 gam cát và 15 gam than tồn tính) theo sơ đồ thiết bị dưới đây với tốc độ dòng chảy 0,33 lít/phút. Phần nước ra (xem trong sơ đồ 1) được lấy mang đi phân tích là phần nước cuối cùng sau khi cho lượng nước nhiễm ion kim loại chì chảy qua hệ lần lượt là 0 lít (nước chưa xử lí), 4 lít, 8 lít, 12 lít, 16 lít. Mức độ hấp phụ (A%) được tính bằng tỉ lệ phần trăm khối lượng ion kim loại chì đã hấp phụ so với lượng ion kim loại chì có trong dung dịch ban đầu. Kết quả thu được như sau:





Sơ đồ 1. Sơ đồ thiết bị xử lý nước bằng than tổn tinh làm từ vỏ trấu

Căn cứ kết quả thí nghiệm, tại cuối thời điểm xử lý 8 lít nước nhiễm ion kim loại chì, mức độ hấp phụ ion kim loại chì của 1 gam than tổn tinh là? (Làm tròn kết quả đến hàng phần mười)

Hấp phụ là khả năng của vật liệu tạo liên kết và giữ các chất trên bề mặt của nó. Đốt vỏ trấu trong điều kiện yếm khí (thiếu oxygen) thu được phần bã rắn gọi là than tồn tính. Loại than này có cấu trúc xốp, diện tích bề mặt lớn nên có khả năng hấp phụ cao.

Để đánh giá khả năng hấp phụ ion kim loại chì của than tồn tính so với cát, một nhóm học sinh đã cho nước nhiễm ion kim loại chì chảy qua vật liệu hấp phụ (100 gam cát hoặc 100 gam cát và 15 gam than tồn tính) theo sơ đồ thiết bị dưới đây với tốc độ dòng chảy 0,33 lít/phút. Phần nước ra (xem trong sơ đồ 1) được lấy mang đi phân tích là phần nước sau cùng sau khi cho lượng nước nhiễm ion kim loại chì chảy qua hệ lần lượt là 0 lít (nước chưa xử lí), 4 lít, 8 lít, 12 lít, 16 lít. Mức độ hấp phụ (A%) được tính bằng tỉ lệ phần trăm khối lượng ion kim loại chì đã hấp phụ so với lượng ion kim loại chì có trong dung dịch ban đầu. Kết quả thu được như sau:





Sơ đồ 1. Sơ đồ thiết bị xử lý nước bằng than tồn tính làm từ vỏ trấu

Căn cứ kết quả thí nghiệm, tại cuối thời điểm xử lý 8 lít nước nhiễm ion kim loại chì, mức độ hấp phụ ion kim loại chì của 1 gam than tồn tính là? (Làm tròn kết quả đến hàng phần mười)

“Giàn mưa” là một trong những biện pháp đơn giản, chi phí rẻ để loại bỏ sắt trong nước ngầm (có hàm lượng vừa hoặc nhỏ). Cấu tạo của “giàn mưa” gồm hệ thống ống nhựa hoặc kim loại có đục lỗ ở những khoảng cách nhất định (khoảng 3 cm) được bố trí phía trên miệng bể, nước được đưa lên “giàn mưa” và thoát ra ngoài qua các lỗ trên ống để rơi trở lại bể, trong quá trình này $F{e}^{2+}$ bị oxi hóa thành $F{e}^{3+}$ và kết tủa.



Biết Fe có số hiệu nguyên tử là 26 và hằng số cân bằng của quá trình kết tủa Fe${}^{2+}$ và Fe${}^{3+}$ dưới dạng hydroxide:
(1) Fe(OH)${}_2$ $(s)\rightleftharpoons$ Fe${}^{2+}$ $(aq)$ + 2OH${}^{-}$ $(aq)$ K${}_{sp1}$ = 8,0.10${}^{-16}$
(2) Fe(OH)${}_3$ $(s)\rightleftharpoons$ Fe${}^{3+}$ $(aq)$ + 3OH${}^{-}$ $(aq)$ K${}_{sp2}$ = 1,0.10${}^{-38}$