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化学基础知识应用案例分析题集及解析答案

一、选择题（每题2分，共10题）

1.题目：某化工厂在生产过程中排放的废气中含有SO?，为了减少环境污染，工厂采用石灰石-石膏法进行脱硫。该过程中，SO?与石灰石（主要成分为CaCO?）反应生成石膏（CaSO?·2H?O）。写出该反应的化学方程式，并说明该方法的优势。

2.题目：某地区水源中重金属离子含量较高，为了净化水质，常采用活性炭吸附法。活性炭具有吸附性，其原理是什么？请简述活性炭在净水中的具体作用。

3.题目：某农场在种植作物时发现土壤酸化严重，影响作物生长。为了改良土壤，常采用施用石灰（CaO）的方法。简述石灰改良酸性土壤的化学原理。

4.题目：某化工厂在生产过程中需要合成氨（NH?），工业上采用哈伯法。简述哈伯法的反应条件和主要原料。

5.题目：某城市在处理生活污水时采用化学沉淀法去除悬浮物，常用FeCl?作为混凝剂。简述FeCl?在污水处理中的作用原理。

答案与解析

1.化学方程式：2SO?+2CaCO?+O?→2CaSO?+2CO?↑。该方法的优势在于利用了工业副产品石灰石，成本较低，且反应产物石膏可回收利用，减少二次污染。

2.吸附原理：活性炭具有疏松多孔的结构，表面积大，能够吸附水中的有机物和重金属离子。在净水过程中，活性炭主要去除水中的异味、色度和有害物质，提高水质。

3.化学原理：CaO与土壤中的酸性物质（如H?）反应生成Ca2?和水，中和土壤酸性，提高pH值，改善土壤结构。反应式为：CaO+2H?→Ca2?+H?O。

4.反应条件与原料：哈伯法在高温（约500℃）、高压（约200atm）和催化剂（铁催化剂）条件下进行，主要原料为N?和H?。反应式为：N?+3H??2NH?。

5.作用原理：FeCl?水解生成Fe(OH)?胶体，能够吸附水中的悬浮物，形成絮状沉淀，从而净化水质。反应式为：Fe3?+3H?O?Fe(OH)?（胶体）+3H?。

二、简答题（每题5分，共5题）

6.题目：某化工厂在生产过程中产生大量废水，其中含有CN?离子。为了处理该废水，工厂采用NaOH溶液进行中和处理，并通入空气氧化CN?。请简述处理过程及反应原理。

7.题目：某地区空气污染严重，主要污染物为NOx。为了减少NOx排放，常采用选择性催化还原（SCR）技术。简述SCR技术的原理及反应条件。

8.题目：某食品加工厂需要保存食品，常使用防腐剂。常见的防腐剂有哪些？简述其作用原理。

9.题目：某化工厂在生产过程中需要合成聚乙烯（PE），简述PE的合成原理及工业生产方法。

10.题目：某城市在处理工业废水时采用膜分离技术，简述膜分离技术的原理及其在废水处理中的应用。

答案与解析

6.处理过程与原理：

-中和处理：NaOH溶液与CN?反应生成HCN（剧毒，需进一步处理）或直接生成氰酸盐（CNO?）。反应式为：CN?+NaOH→NaCNO+H?O。

-氧化处理：通入空气将HCN或CNO?氧化为CO?和N?。反应式为：2HCN+O?→2CO?+N?。

7.SCR技术原理与条件：

-原理：在催化剂（如V?O?/WO?/TiO?）作用下，NH?与NOx反应生成N?和H?O。反应式为：4NO+4NH?+O?→4N?+6H?O。

-条件：温度约300-400℃，催化剂为关键。

8.常见防腐剂及其作用原理：

-丙酸及其盐类：抑制微生物生长，通过破坏微生物细胞膜。

-山梨酸钾：抑制微生物酶活性，防止氧化。

-硝酸盐：在肉类中抑制细菌生长，但需控制用量。

9.PE合成原理与生产方法：

-原理：乙烯（CH?=CH?）在催化剂（如Al?O?）作用下加聚生成PE。反应式为：nCH?=CH?→(-CH?-CH?-)n。

-生产方法：高压自由基聚合法或低压配位聚合法。

10.膜分离技术原理与应用：

-原理：利用半透膜的选择透过性分离物质，如反渗透、超滤等。

-应用：海水淡化、工业废水处理、医药纯化等。

三、计算题（每题10分，共2题）

11.题目：某化工厂生产过程中产生1000m3的废气，其中SO?含量为0.5%。工厂采用石灰石-石膏法脱硫，脱硫效率为90%。假设石灰石完全反应，计算至少需要多少吨CaCO?？

12.题目：某食品加工厂使用山梨酸钾（化学式C?H?KO?）作为防腐剂，每吨食品添加5kg山梨酸钾。山梨酸钾的摩尔质量为150g/mol，计算每吨食品中添加的山梨酸钾的摩尔数。

答案与解析

11.计算过程：

-SO?质量：1000m3×0.5%×2.016g/mol=10.08kg。

-脱硫后SO?