Question

废水中的氮常以含氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理的方法是先将大多数有机态氮转化为氨态氮，然后通过进一步转化成N₂而消除污染。生物除氮工艺有以下几种方法：

【方法一】在氧充足条件下，通过好氧硝化菌的作用，将废水中氨态氮转化为中间过渡形态的硝酸态氮和亚硝酸态氮，然后在缺氧条件下，利用反硝化菌，硝酸态氮和亚硝酸态氮被水中的有机物还原为氮气。见图中之①。反应过程为如下(注：有机物以甲醇表示；当废水中有机物不足时，需另外投加有机碳源)。

2+3O₂2HNO₂+2H₂O+2H⁺

2HNO₂+O₂2HNO₃

6+2CH₃OH6+2CO₂+4H₂O

6+3CH₃OH3N₂+3CO₂+3H₂O+6OH^-

【方法二】与方法一相比，差异仅为硝化过程的中间过渡形态只有亚硝酸态氮。见图中之②。

请回答以下问题：

(1)的空间构型为__________。大气中的氮氧化物的危害有________和________等。

(2)方法一中氨态氮元素1 g转化为硝酸态氮时需氧的质量为__________ g。

(3)从原料消耗的角度说明方法二比方法一有优势的原因：_________________________。

(4)自然界中也存在反硝化作用，使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利，农业上可通过松土作业，以防止反硝化作用。其原因是______________。

(5)荷兰Delft大学Kluyver生物技术实验室试验确认了一种新途径。在厌氧条件下，以亚硝酸盐作为氧化剂，在自养菌作用下将氨态氮(氨态氮以表示)氧化为氮气(见图中过程③)。其反应离子方程式为___________________________________________________。

Answer 1

(1)正四面体  破坏臭氧层、光化学污染、形成酸雨等(答两点即可)

(2)4.57 (4.6也可)

(3)节省氨态氮氧化到硝酸态氮所需消耗的氧，还可节省还原硝酸态氮到氮气的有机碳源

(答一点即可)

(4)增加与氧气的接触，防止反硝化作用(答到关键词即可)

(5)+N₂↑+2H₂O

解析：此题看似很复杂，实际上新的信息对后面题目的处理没有多大影响，关键在于对N的化合物知识的掌握。

(1)的空间构型是正四面体。氮氧化物会引起酸雨，破坏臭氧层，形成光化学烟雾。

(2)由升8  降4，故关系式为

  N    —    2O₂

14 g        2×32 g

1 g           x

x=4.57 g

(4)松土作业的目的就是增加与O₂的接触，防止反硝化作用。

(5)归中反应：+N₂↑+2H₂O。