Trong một buổi học tập trải nghiệm, một nhóm học sinh được tìm hiểu về quy trình xử lí nước thải tại một cơ sở tái chế kim loại. Giai đoạn đầu của quá trình là dùng vôi sống (chứa thành phần chính là CaO) để trung hoà acid dư và kết tủa các cation kim loại nặng dưới dạng hydroxide. Mẫu nước thải của cơ sở này có chứa các ion kim loại nặng: Cu2+ (1,5E-5 M), Fe3+ (2,5E-5 M), Pb2+ (3,0E-5 M) cùng với các ion H+, SO42-, Cl-. Đo pH của mẫu nước thải này thu được giá trị là 3,0.
Để kết tủa hoàn toàn các cation kim loại nặng nói trên, nhóm học sinh cần tính toán lượng vôi cho vào hệ thống sao cho pH của nước thải sau khi xử lí được duy trì ở mức 9,0. Tính khối lượng (theo kg) vôi sống (chứa 85% CaO theo khối lượng) cần dùng để xử lí 500 m³ nước thải trên. Coi các tạp chất trong vôi sống không phản ứng với các chất trong nước thải và thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể. (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười).
Câu trả lời tốt nhất
pH = 3 —> [H+] = 0,001 M;
500 m³ = 500000 L nên số mol các ion Cu2+ (7,5 mol), Fe3+ (12,5 mol), Pb2+ (15 mol) và H+ (500 mol)
pH = 9 —> [OH-] = 1E-5 M —> nOH- dư = 5
nOH- = 2nCu2+ + 3nFe3+ + 2nPb2+ + nH+ + nOH- dư = 587,5 mol
CaO + H2O —> Ca2+ + 2OH-
—> nCaO = 293,75 mol
—> m vôi sống = 293,75.56/85% = 19353 gam = 19,4 kg
