R7年 汚水処理特論 問16 問題と解説

　問 題　　　　　

通性嫌気性細菌の脱窒素反応において、6molのNO₃^–を還元して窒素にするために理論的に必要とされるメタノール(CH₃OH)量のmol数として、正しいものはどれか。

なお、有機物は細胞合成には使用されず、呼吸にのみ消費されるものとする。また、硝酸を窒素に還元する際の反応式とメタノールを酸化する際の反応式は以下のとおりである。

1. 2
2. 3
3. 4
4. 5
5. 6

 

 

 

 

 

　解 説　　　　　

本問は、6molのNO₃^–に相当するCH₃OHは何molかという問題です。過去には化学反応式なしの類題が出題されたこともありますが、今回は化学反応式が与えられているため、難易度は低いです。

まず、2つの化学物質で共通しているものを探すと、「H⁺＋e^–」であることがわかります。このほかH₂Oも共通ですが、水中には無数のH₂OがあるためH₂Oの増減に注目しても参考にはなりません。

次に、NO₃^–が6molあるときに「H⁺＋e^–」は何molあるのかを考えると、1つ目の式の係数の比から「H⁺＋e^–」はNO₃^–の5倍量あるはずなので、6×5＝30molだとわかります。

続いて、「H⁺＋e^–」が30molあるときにCH₃OHは何molあるのかを考えると、2つ目の式の係数の比からCH₃OHは「H⁺＋e^–」の1/6倍量なので、30/6＝5molになるとわかります。

よって、CH₃OHは5molとなるので、正解は(4)です。