Một hộ gia đình sử dụng hệ thống lọc nước RO tại vòi để loại bỏ tạp chất và làm mềm nước trước khi sử dụng. Để bảo vệ màng lọc RO khỏi bị đóng cặn bởi các ion Ca2+ và Mg2+ trong nước cứng, một cột chứa hạt nhựa trao đổi ion cationite dạng R–SO3Na được lắp đặt phía trước màng lọc.
PTHH xảy ra như sau: 2R–SO3Na + Ca2+ → (R–SO3)2Ca + 2Na+
Với mỗi phát biểu sau, chọn đúng hoặc sai:
a) Một cột lọc nước chứa 500 g hạt cationite R–SO3Na có khả năng trao đổi tối đa 0,04 mol ion Ca2+ cho mỗi 1g hạt. Nếu nguồn nước chứa 160 mg/L ion Ca2+, thể tích nước tối đa (L) mà cột có thể làm mềm hoàn toàn là 5000L.
b) Phản ứng trao đổi ion giữa cationite R–SO3Na và ion Ca2+ trong nước có phương trình:
2R–SO3Na + Ca2+ → (R–SO3)2Ca + 2Na+
Cho thấy 1 mol Ca2+ trao đổi với 2 mol Na+ và giải phóng Na+ vào nước, góp phần làm tăng độ dẫn điện của nước đầu ra.
c) Khi sử dụng cationite dạng R–H thay vì R–SO3Na để làm mềm nước, pH nước đầu ra có xu hướng tăng do ion H+ được giải phóng vào nước trong quá trình trao đổi.
d) Một gia đình dùng 800 L nước/ngày, chứa trung bình 120 mg/L Ca2+ và 24 mg/L Mg2+. Cột lọc chứa 500 g hạt cationite R–SO3Na, có khả năng trao đổi tổng cộng 0,06 mol ion kim loại M2+ trên mỗi 1 g hạt. Cột lọc này có thể sử dụng tối đa không quá 10 ngày trước khi bão hòa.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng
nCa2+ lọc được = 500.0,04 = 20 mol
—> mCa2+ = 800 gam
—> V H2O = 800.1000/160 = 5000 L
(b) Đúng, số lượng hạt mang điện tăng nên độ dẫn điện tăng. Na+ nhỏ bé hơn Ca2+ nên di chuyển dễ dàng hơn cũng làm tăng độ dẫn điện.
(c) Sai, dạng RH (hydrocarbon) không thể thực hiện phản ứng trao đổi, phải là dạng RSO3H mới có thể trao đổi.
(d) Đúng
nM2+ lọc được = 500.0,06 = 30 mol
nM2+ cần lọc mỗi ngày = 800[120/40 + 24/24] = 3200 mmol = 3,2 mol
Số ngày sử dụng = 30/3,2 = 9,375 ngày