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物        

B．NH₄⁺是反應中的一種副產物

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，結果保留兩位有效數字）

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）