Hóa 12 – Chương 8
“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 Fe${}^{2+}$ bị oxi hóa thành Fe${}^{3+}$ 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${}^{-38}$

(AI giải đề cho tôi)
a) Đúng. Fe²⁺: [Ar]3d⁶, Fe³⁺: [Ar]3d⁵ (bán đầy d bền vững), nên Fe²⁺ dễ bị O₂ trong không khí oxi hóa thành Fe³⁺. b) Đúng. Nước rơi qua các lỗ thành hạt nhỏ, tăng diện tích tiếp xúc với không khí (O₂), giúp oxi hóa Fe²⁺ → Fe³⁺ hiệu quả hơn. c) Đúng. Fe(OH)₃ kết tủa có màu vàng nâu/nâu đỏ, bám thành bể tạo váng — biểu hiện đặc trưng của nước chứa nhiều sắt. d) Đúng. Với Fe(OH)₃: kết tủa khi [Fe³⁺][OH⁻]³ > 10⁻³⁸; ví dụ [Fe³⁺] = 10⁻⁵ M thì [OH⁻] > (10⁻³³)^(1/3) ≈ 10⁻¹¹ M, tức pH > 3. Với Fe(OH)₂: [Fe²⁺] = 10⁻⁵ M thì [OH⁻] > (8,0.10⁻¹¹)^(1/2) ≈ 9.10⁻⁶ M, tức pH > 8,95. Vậy Fe(OH)₃ kết tủa ở pH thấp hơn nhiều, giàn mưa (oxi hóa Fe²⁺ → Fe³⁺) giúp loại sắt dễ dàng ở pH tự nhiên.
a) (AI giải đề cho tôi)
Fe²⁺ có cấu hình [Ar]3d⁶ kém bền hơn [Ar]3d⁵ (bán đầy) của Fe³⁺ nên dễ bị oxi hóa thành Fe³⁺.
b) (AI giải đề cho tôi)
Giàn mưa làm nước rơi thành hạt nhỏ, tăng diện tích tiếp xúc với O₂ trong không khí, tăng hiệu suất oxi hóa Fe²⁺.
c) (AI giải đề cho tôi)
Fe(OH)₃ kết tủa màu vàng nâu/nâu đỏ bám thành bể là biểu hiện của nước chứa nhiều sắt.
d) (AI giải đề cho tôi)
Tính từ Ksp: Fe(OH)₃ bắt đầu kết tủa ở pH ≈ 3 (với [Fe³⁺] = 10⁻⁵ M) còn Fe(OH)₂ ở pH ≈ 9, nên oxi hóa Fe²⁺ → Fe³⁺ giúp kết tủa Fe(OH)₃ ở pH thấp hơn.