Question

含氮廢水進入水體而對環境造成的污染越來越嚴重，環境專家認為可以用金屬鋁將水體中的還原為N₂，從而消除污染。其反應的離子方程式是：

6+10Al+18H₂O3N₂↑+10Al(OH)₃+6OH^-

某化學興趣小組的同學經過探究發現還有兩條途徑：

（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）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，運算過程中的數據及最后結果只需寫出運算式，不必化簡）

Answer 1

解析：常見的工業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，

根據轉化關系

                 6                   ～                   5CH₃OH

                 6×62                                           5×32

b g·L^-1×V m³×10³ L·m^-3×a%                 y×10^３ g·kg^-1

=

解得：y=。