Question

(10分) 地下水中硝酸根離子、亞硝酸根離子會造成地下水污染，目前地下水中硝酸根離子經(jīng)濟可行的脫氮方法是在合適的催化劑作用下，用還原劑（如HCOONa）將硝酸根離子還原為氮氣而脫氮。

某化學研究性學習小組的同學在技術(shù)人員指導下，研究水樣中硝酸根起始濃度為100 mg?L^{- 1}條件下，用一定量的催化劑，以甲酸鈉進行反硝化脫氮的效率及脫氮的最佳條件，實驗中控制起始pH=4.5。經(jīng)測定得到圖1、圖2及圖3如下。

           

 

（1）地下水中硝酸鹽可能來源于              ，地下水中硝酸鹽含量的增大不僅影響人類和生物體的身體健康，還可能引起        等環(huán)境問題。（填一項）

（2）請寫出用甲酸鈉脫氮的主要離子方程式：                            。

（3）分析圖1，下列有關說法正確的是（          ）

A． NO₂^- 是反應過程中的中間產(chǎn)物        

B．NH₄⁺是反應中的一種副產(chǎn)物

C．反應30min后NO₃^-脫除速率降低，是因為硝酸根離子濃度降低

D．反應進行到75min時，溶液中含氧酸根離子脫除率最高

（4）由圖2、圖3分析，在本題實驗條件下，用甲酸鈉進行反硝化脫氮的合適條件：催化劑投入量為      ，甲酸鈉起始濃度為        。

（5）根據(jù)圖1計算，當反應進行至75min時，若NH₄⁺濃度為3.8 mg?L^-1,此時水樣中氮的脫除效率為       %。（假設實驗過程中溶液體積不變，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

（1）硝酸或化肥的大量使用或礦石的溶解等；水體富營養(yǎng)化  或 亞硝酸鹽污染等（2分）

（2）2NO₃^-  + 5HCOO^- +11H⁺ 催化劑 N₂ + 5CO₂+6H₂O  （2分）

（寫  NO₃^-  +4 HCOO^- +6H⁺催化劑NH₄⁺ +4CO₂+3H₂O 給1分）

（3）ABCD   （2分）

（4）催化劑投加量2.0g?L^-1（填寫1.5-2.0之間任意值均得分），（1分）

     甲酸鈉起始濃度為600mg?L^-1（1分）

（5）87  （計算思路：100% - （3.8÷18）÷（100÷62）=87%）（2分）