Question

Проставьте коэффициенты в химических уравнениях реакций, протекающих в нитрифицирующих бактериях:  1. NH3 + O2 = HNO2 + Н2О + 663 кДж  2. HNO2 + O2 = HNO3 + 192 кДж  Определите:  а) сколько моль аммиака должны окислить нитрифицирующие бактерии, чтобы получить энергию, необходимую для синтеза 3-х моль глюкозы (2832 кДж содержит 1 моль глюкозы)?  б) сколько литров кислорода для этого потребуется?  в) какое значение имеют нитрифицирующие бактерии в природе и сельском хозяйстве?  г) к какой группе - аэробам или анаэробам – относятся эти бактерии?

Answer 1

Дано:
1. NH3 + O2 = HNO2 + H2O + 663 кДж
2. HNO2 + O2 = HNO3 + 192 кДж
Энергия для синтеза 1 моль глюкозы: 2832 кДж

Найти:
а) Количество молей аммиака, необходимое для получения энергии, достаточной для синтеза 3 моль глюкозы.
б) Объем кислорода, необходимый для этого.

Решение с расчетом:

а) Для синтеза 1 моль глюкозы требуется 2832 кДж энергии.
   Следовательно, для синтеза 3 моль глюкозы потребуется 3 * 2832 кДж = 8496 кДж энергии.

   Посмотрим на химические уравнения:
   4NH3 + 5O2 = 4HNO2 + 6H2O + 2652 кДж (умножили первое уравнение на 4)
   6HNO2 + 7O2 = 6HNO3 + 1344 кДж (умножили второе уравнение на 6)

   Это два уравнения, которые показывают сколько энергии выделяется при окислении определенного количества аммиака.

   Для выделения 8496 кДж энергии, необходимо окислить:
   (8496 кДж / 2652 кДж/моль) = 3.20 моль NH3

б) Поскольку для полного окисления 1 моль аммиака требуется 5 моль кислорода, то для окисления 3.20 моль аммиака потребуется:
   3.20 моль NH3 * 5 моль O2/1 моль NH3 = 16 моль O2

Ответ:
а) Необходимо окислить 3.20 моль аммиака.
б) Потребуется 16 моль кислорода.

в) Нитрифицирующие бактерии играют важную роль в природе, поскольку обеспечивают конверсию аммиака в нитраты, что является важным этапом в круговороте азота. В сельском хозяйстве они помогают в процессе образования доступных для растений форм азота.

г) Нитрифицирующие бактерии относятся к аэробам, так как для своего обмена веществ им нужен доступ к кислороду.