6+10Al+18H2O3N2↑+10Al(OH)3+6OH-
某化學興趣小組的同學經過探究發(fā)現(xiàn)還有兩條途徑:
(1)金屬鎂比鋁能更快消除氮的污染,其反應原理和金屬鋁相同。金屬鎂是由海水中提取的MgCl2通過電解制得的。若要除去1 m3廢水中0.3 mol的,則至少需要含0.5%(質量分數(shù))MgCl2的海水多少千克?
(2)將甲醇加入含的廢水中也可消除氮的污染,它可在一種微生物作用下發(fā)生反應:
6+6H++5CH3OH3N2↑+5CO2↑+13H2O
若某廢水用上述方法處理時,N2的轉化率為a%,那么每天處理此含為b g·L-1的廢水V m3(密度1 g·cm-3),需要甲醇多少千克?(要求寫出解題步驟,運算過程中的數(shù)據(jù)及最后結果只需寫出運算式,不必化簡)
解析:常見的工業(yè)計算問題是學生必須掌握的內容之一,不僅考查化學基礎知識,還考查學生的推理和科學運算能力。
答案:(1)根據(jù)題意寫出Mg代替鋁參加反應的離子方程式為:
2+5Mg+6H2ON2↑+5Mg(OH)2+2OH-
設海水的質量為x,則根據(jù)轉化關系:
2~5Mg~5MgCl2
2 mol 5×95 g
0.3 mol x×103 g·kg-1×0.5%
=
解得:x=14.25 kg
(2)設需要甲醇的質量為y,
根據(jù)轉化關系
6 ~ 5CH3OH
6×62 5×32
b g·L-1×V m3×103 L·m-3×a% y×103 g·kg-1
=
解得:y=。
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(8分)含氮廢水進入水體而對環(huán)境造成的污染越來越嚴重,環(huán)境專家認為可以用金屬鋁將水體中的NO3-還原為N2,從而消除污染。其反應的離子方程式是:
6NO3-+ 10Al + 18H2O → 3N2↑+ 10Al(OH)3+ 6OH-
(1)現(xiàn)在要除去1m3含氮元素0.3mol的廢水中的NO3-(設氮元素都以NO3-的形式存在,下同),則至少需要消耗金屬鋁__________g。
(2)有人認為金屬鎂比鋁能更快消除氮的污染,其反應原理和金屬鋁相同。
① 寫出鎂和含氮廢水反應的離子方程式:___________________________________
② 已知金屬鎂是從海水中提取的MgCl2,通過電解制得的。若要除去1m3含氮元素0.3mol的廢水中的NO3-,則至少需要含0.5%(質量分數(shù))MgCl2的海水_________kg。
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