Question

廢水中的氮常以含氮有機物、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等形式存在。生物處理的方法是先將大多數有機態(tài)氮轉化為氨態(tài)氮，然后通過進一步轉化成N₂而消除污染。生物除氮工藝有以下幾種方法：

【方法一】在氧充足條件下，通過好氧硝化菌的作用，將廢水中氨態(tài)氮轉化為中間過渡形態(tài)的硝酸態(tài)氮和亞硝酸態(tài)氮，然后在缺氧條件下，利用反硝化菌，硝酸態(tài)氮和亞硝酸態(tài)氮被水中的有機物還原為氮氣。見圖中之①。反應過程為如下(注：有機物以甲醇表示；當廢水中有機物不足時，需另外投加有機碳源)。

2+3O₂2HNO₂+2H₂O+2H⁺

2HNO₂+O₂2HNO₃

6+2CH₃OH6+2CO₂+4H₂O

6+3CH₃OH3N₂+3CO₂+3H₂O+6OH^-

【方法二】與方法一相比，差異僅為硝化過程的中間過渡形態(tài)只有亞硝酸態(tài)氮。見圖中之②。

請回答以下問題：

(1)的空間構型為__________。大氣中的氮氧化物的危害有________和________等。

(2)方法一中氨態(tài)氮元素1 g轉化為硝酸態(tài)氮時需氧的質量為__________ g。

(3)從原料消耗的角度說明方法二比方法一有優(yōu)勢的原因：_________________________。

(4)自然界中也存在反硝化作用，使硝酸鹽還原成氮氣，從而降低了土壤中氮素營養(yǎng)的含量，對農業(yè)生產不利，農業(yè)上可通過松土作業(yè)，以防止反硝化作用。其原因是______________。

(5)荷蘭Delft大學Kluyver生物技術實驗室試驗確認了一種新途徑。在厭氧條件下，以亞硝酸鹽作為氧化劑，在自養(yǎng)菌作用下將氨態(tài)氮(氨態(tài)氮以表示)氧化為氮氣(見圖中過程③)。其反應離子方程式為___________________________________________________。

Answer 1

(1)正四面體  破壞臭氧層、光化學污染、形成酸雨等(答兩點即可)

(2)4.57 (4.6也可)

(3)節(jié)省氨態(tài)氮氧化到硝酸態(tài)氮所需消耗的氧，還可節(jié)省還原硝酸態(tài)氮到氮氣的有機碳源

(答一點即可)

(4)增加與氧氣的接觸，防止反硝化作用(答到關鍵詞即可)

(5)+N₂↑+2H₂O

解析：此題看似很復雜，實際上新的信息對后面題目的處理沒有多大影響，關鍵在于對N的化合物知識的掌握。

(1)的空間構型是正四面體。氮氧化物會引起酸雨，破壞臭氧層，形成光化學煙霧。

(2)由升8  降4，故關系式為

  N    —    2O₂

14 g        2×32 g

1 g           x

x=4.57 g

(4)松土作業(yè)的目的就是增加與O₂的接觸，防止反硝化作用。

(5)歸中反應：+N₂↑+2H₂O。