Question

(10分) 地下水中硝酸根离子、亚硝酸根离子会造成地下水污染，目前地下水中硝酸根离子经济可行的脱氮方法是在合适的催化剂作用下，用还原剂（如HCOONa）将硝酸根离子还原为氮气而脱氮。

某化学研究性学习小组的同学在技术人员指导下，研究水样中硝酸根起始浓度为100 mg?L^{- 1}条件下，用一定量的催化剂，以甲酸钠进行反硝化脱氮的效率及脱氮的最佳条件，实验中控制起始pH=4.5。经测定得到图1、图2及图3如下。

           

 

（1）地下水中硝酸盐可能来源于              ，地下水中硝酸盐含量的增大不仅影响人类和生物体的身体健康，还可能引起        等环境问题。（填一项）

（2）请写出用甲酸钠脱氮的主要离子方程式：                            。

（3）分析图1，下列有关说法正确的是（          ）

A． NO₂^- 是反应过程中的中间产物        

B．NH₄⁺是反应中的一种副产物

C．反应30min后NO₃^-脱除速率降低，是因为硝酸根离子浓度降低

D．反应进行到75min时，溶液中含氧酸根离子脱除率最高

（4）由图2、图3分析，在本题实验条件下，用甲酸钠进行反硝化脱氮的合适条件：催化剂投入量为      ，甲酸钠起始浓度为        。

（5）根据图1计算，当反应进行至75min时，若NH₄⁺浓度为3.8 mg?L^-1,此时水样中氮的脱除效率为       %。（假设实验过程中溶液体积不变，结果保留两位有效数字）

Answer 1

（1）硝酸或化肥的大量使用或矿石的溶解等；水体富营养化  或 亚硝酸盐污染等（2分）

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

（写  NO₃^-  +4 HCOO^- +6H⁺催化剂NH₄⁺ +4CO₂+3H₂O 给1分）

（3）ABCD   （2分）

（4）催化剂投加量2.0g?L^-1（填写1.5-2.0之间任意值均得分），（1分）

     甲酸钠起始浓度为600mg?L^-1（1分）

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