Question

含氮废水进入水体对环境造成的污染越来越严重，某化学兴趣小组的同学经过查阅资料，发现两条消除污染的途径：

（1）用金属镁将水体中的还原为N₂，从而消除污染，其反应的离子方程式是：

2+5Mg+6H₂O====N₂↑+5Mg(OH)₂+2OH^-。金属镁是从海水中提取MgCl₂,然后再通过电解制得。若要除去1 m³含0.3 mol氮元素的废水中的，则至少需要含0.5%（质量分数）MgCl₂的海水多少千克?

(2)把甲醇加入含的废水中也可消除氮的污染，在微生物作用下和CH₃OH均转化为无毒气体和水，请写出该反应的离子方程式。若某废水用上述方法处理时，N₂的转化率为a%，那么每天处理含为b g·L^-1的废水V m³(密度1 g·cm^-3)，需要甲醇多少千克？（要求写出解题步骤，运算过程中的数据及最后结果可写出运算式，可以不化简）

Answer 1

（1）根据转化关系：

   2—5Mg—5MgCl₂

   2 mol               5×95 g

0.3 mol         x×10³ g·kg^-1×0.5%

设海水的质量为x,则:

,解得:x=14.25 kg。

(2)离子方程式为6+6H⁺+5CH₃OH====3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O

设需要甲醇的质量为y

     6+6H⁺+5CH₃OH====3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O

    6×62 g            5×32 g

10³b V·a% g  y×10³ g·kg^-1

解得：y=kg。

解析：本题以含氮废水的处理为背景材料，知识点涉及氮、镁等元素及化合物知识，重点考查物质的量浓度及氧化还原反应等方面的计算，同时还兼顾考查氧化还原反应方程式的书写。