Question

通常洗涤剂中含有三磷酸五钠（Na₅P₃O₁₀）洗涤衣物的废水如直接排放到河湖中，会造成水质富营养化，促使藻类大量繁殖，藻类死亡之后经氧化[化学方程式为：X（碟表藻类）+138O₂═106CO₂+16HNO₃+H₃PO₄+122H₂O]，致使河水臭，鱼类等生物因缺氧大量死亡．
（1）则藻类（X）的化学式为 ________．
（2）现有一个1×10⁶m²、平均水深为20m的湖泊，含氧量为9.1g/m³，若每天排入含3%（质量分数）的三磷酸五钠的废水1000kg，计算多少天后，湖里氧气被消耗净？

Answer 1

解：（1）根据藻类死亡之后经氧化的化学方程式和质量守恒定律可知，X的化学式中含有的C元素的原子个数为106，O元素的原子个数为106×2+16×3+4+122-138×2=110，H元素的原子个数为：16+3+122×2=263，N元素的原子个数为：16，P元素的原子个数为：1．故X的化学式为：C₁₀₆H₂₆₃O₁₁₀N₁₆P．
（2）湖泊的水中氧气的质量为：1×10⁶m²×20m×9.1g/m³=1.82×10⁸g，
设每天消耗氧气的质量为x，因为
1molNa₅P₃O₁₀～3molC₁₀₆H₂₆₃O₁₁₀N₁₆P～3×138molO₂，
368 3×138×32
1×10⁶g×3% x
∴，
解之得：x=1.08×10⁶g；
所以每天消耗氧气的质量为：1.08×10⁶g，
1.82×10⁸g÷1.08×10⁶g≈169．
答：约169天后，湖里氧气被消耗净．
分析：（1）根据质量守恒定律可知，在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变．根据藻类死亡之后经氧化的化学方程式和质量守恒定律就可计算出生成物各元素的原子个数与反应物各元素的原子个数之差，就是X的化学式中含有的元素的原子个数．
（2）根据化学方程式计算出每天消耗氧气的质量，根据已知条件计算出湖泊的水中氧气的质量，然后用湖泊的水中氧气的质量÷每天消耗氧气的质量即可．
点评：本题主要考查学生运用所学化学知识综合分析和解决实际问题的能力．增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力．