Thực hiện thí nghiệm làm giảm độ đục của nước, một học sinh tiến hành các bước như sau:
• Bước 1: Thu thập mẫu nước sông bị đục (có cặn bẩn lơ lửng).
• Bước 2: Rót vào cốc 1 và cốc 2, mỗi cốc 200 mL mẫu nước trên. Cho tiếp một ít phèn chua (có công thức là K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O) vào cốc 1. Dùng đũa thủy tinh khuấy đều và để yên 2 cốc khoảng 15 phút.
• Bước 3: Đo pH của mẫu nước trong hai cốc.
Cho các nhận định sau về thí nghiệm trên:
(1) Sau bước 2, nước ở cốc 1 trong hơn so với cốc 2 là do ion Al3+ và ion K+ bị thủy phân tạo thành các hydroxide ở dạng keo, kéo theo các chất bẩn lơ lửng trong nước lắng xuống.
(2) Ở bước 3, pH đo được ở cốc 1 lớn hơn cốc 2.
(3) Nhược điểm của phèn chua là do ion Al3+ làm tăng cường độ màu của nước.
(4) Nếu thay phèn chua thành phèn sắt – ammonium ((NH4)2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O) trong thí nghiệm trên, sẽ làm giảm cường độ màu của nước.
(5) Việc khuấy quá mạnh trong quá trình cho phèn chua vào ở bước 2 có thể làm hỏng cấu trúc keo tụ, khiến các bông cặn bị vỡ nhỏ và không lắng hiệu quả.
(6) Nếu mẫu nước sông ban đầu chứa nhiều ion HCO3–, việc thêm phèn chua vào có thể làm xuất hiện bọt khí CO2 do phản ứng với H+ sinh ra.
Liệt kê các nhận định đúng theo thứ tự tăng dần (ví dụ: 1345; 23; 345…).
(1) Sai, K+ không bị thủy phân, chỉ Al3+ bị thủy phân tạo kết tủa keo, xốp Al(OH)3 kết dính các chất bẩn lơ lửng thành khối và lắng xuống:
Al3+ + 3H2O ⇋ Al(OH)3 + 3H+
(2) Sai, quá trình thủy phân trên tạo H+ khiến pH cốc 1 giảm xuống so với cốc 2.
(3) Sai, các ion từ phèn chua đều không màu nên không làm tăng cường độ màu của nước. Nhược điểm của phèn chua là cân bằng trên không xảy ra khi pH thấp, sau khi làm trong nước thì thành phẩm lại nhiễm acid (bị chua).
(4) Sai, phèn sắt lại làm tăng cường độ màu do Fe3+ có màu vàng nhạt (khác với Al3+).
(5) Đúng, phản ứng thủy phân đạt trạng thái cân bằng rất nhanh, khuấy quá mạnh hoặc quá lâu sẽ làm hỏng cấu trúc keo tụ của Al(OH)3. Chỉ quấy nhẹ để phèn chua vừa đủ tan.
(6) Đúng: HCO3– + H+ —> CO2 + H2O, khi H+ bị tiêu thụ sẽ thúc đẩy chiều thuận cân bằng thủy phân, vì vậy ta sẽ thấy CO2 thoát ra.