- 煤的综合利用——煤的气化
- 共183题
二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。 请回答下列问题:
(1)煤的气化的主要化学反应方程式为:____________。
(2)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐, 该反应的化学方程式为:____________________。
(3)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是____(填字母代号)。
a.高温高压
b.加入催化剂
c.减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度
e.分离出二甲醚
(4)已知反应某温度下的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
①比较此时正、逆反应速率的大小:v正____v逆(填“>”、“<”或“=”)。
②若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH)=_________;该时间内反应速率v( CH3OH)=___________。
正确答案
(1)
(2)H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3
(3) -246.4 kJ·mol-1;c、e
(4)①>;②0.04 mol·L-1 ;0.16 mol/(L·min)
随着全球性石油危机的来临,使许多国家关注用煤代替石油的研究,科学家发现在443~473 K的温度下,用Co作催化剂,水煤气(主要成分是CO和H2)可以生成碳原子数5~8之间的烷烃,这是用煤合成汽油的方法之一。
(1)用煤合成汽油CnH2n+2的有关反应方程式是
_________________________________________________________________;
(2)要达到合成上述汽油的要求,CO和H2的体积比的取值范围是 。
正确答案
(1)C+H2O(g) CO+H2
nCO+(2n+1)H2CnH2n+2+nH2O
(2)
本题以煤的液化为背景分别考查煤化工及一碳化学的相关知识,是一道综合应用较强的题目。
煤的气化可得到CO和H2,CO和H2在上述条件下反应生成汽油(CnH2n+2)和水,配平此反应化学方程式,取n=5和n=8两个极值,计算出CO和H2的体积比,即可确定取值范围。
nCO+(2n+1)H2Co443~473 KCnH2n+2+nH2O
则,
当n=5时,,
当n=8时,
已知煤的近代结构模型如图所示。
回答下列问题:
(1)从煤的结构模型来看,煤是工业上获得____________的重要来源。
(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的。从煤的结构模型来看,在提供热量的同时产生大量的____________、____________等气体物质,造成严重的大气污染。
(3)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量,烟尘排放量也可减少80%,致癌物苯并[α]芘的排放量也减少,同时节煤20%~30%。“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐。某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂,试用化学方程式表示其固硫过程________________、________________。
(4)为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值,煤资源的综合利用方法还有____________、____________、____________等。
正确答案
(1)芳香烃 (2)SO2 氮氧化物 (3)CaCO3CaO+CO2↑ 2CaO+2SO2+O2
2CaSO4 (4)干馏 气化 液化
从煤的结构模型图可以看出,它是工业上芳香烃的重要来源;直接燃烧会产生SO2及氮氧化物而污染大气;石灰石固硫实际上是利用CaCO3分解产生的CaO结合SO2,在煤燃烧时生成CaSO4;煤的干馏、气化、液化等是对煤的综合利用的重要方法。
目前,在研究新能源的前沿技术上,科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术的研究,把过多的二氧化碳转化为有益于人类的物质。
(1)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志之一,下列石油化工生产能提高乙烯的产量的是________。
A.蒸馏、分馏 B.催化裂化
C.催化裂解 D.催化重整
(2)下列说法不正确的是__________。
A.石油是混合物,分馏后得到的馏分是纯净物
B.煤隔绝空气加强热可以得到黑褐色油状的煤焦油
C.煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径
D.从绿色化学角度考虑,以植物为主的生物质资源,是未来的理想资源
(3)如果将CO2和H2以1∶4的比例混合,通入反应器,在适当的条件下反应,可获得一种重要的能源。请完成以下化学方程式:
CO2+4H2―→(__________)+2H2O
(4)若将CO2和H2以1∶3的比例混合,使之发生反应生成某种重要的化工原料和水,该原料可能是________。
A.烷烃 B.烯烃 C.炔烃 D.芳香烃
(5)甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同,但生产流程相同:
原料—→CO(NH2)2
①甲厂以焦炭和水为原料;②乙厂以天然气和水为原料;③丙厂以石脑油(主要成分为C5H12)和水为原料。按工业有关规定,利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比,若最接近合成尿素的原料气NH3(换算成H2的物质的量)和CO2的物质的量之比,则对原料的利用率最高。据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高?________。
(6)请根据以上信息,设计工业合成尿素的条件_________________________。
正确答案
(1)C (2)A (3)CH4 (4)B
(5)乙 (6)高压、催化剂、适宜的温度
(1)石油是由烷烃、环烷烃和少量的芳香烃形成的混合物,经过蒸馏得到的产物一定是石油中含有的物质,因为蒸馏是物理变化,若要在石油中得到乙烯,需对石油产品进行裂解,发生化学反应后得到,乙烯产量的高低决定一个国家石油化工水平的高低。
(2)石油分馏得到的产物是一定温度范围的物质,所以,分馏后的馏出物还是混合物;煤隔绝空气加强热可以得到固体的焦炭、黑褐色油状的煤焦油、粗氨水和焦炉煤气;由于煤干馏后的产物中含有煤焦油和粗氨水,为了提高煤的燃烧效率,将煤气化和液化,使煤变成清洁的能源;植物燃烧的产物为CO2和H2O,且CO2和H2O又能被植物吸收,经过光合作用转化成植物内的糖类,符合绿色化学的思想。
(3)根据化学方程式的守恒原则,即可得到答案。
(4)借用(3)的思路,应用原子守恒写出反应化学方程式为:CO2+3H2―→2H2O+CH2,其中分子式符合CH2的烃为烯烃,即2CO2+6H2―→4H2O+C2H4或3CO2+9H2―→6H2O+C3H6。
(5)写出生成尿素的化学方程式为CO2+2NH3―→CO(NH2)2+H2O,又N2+3H22NH3,得到合成尿素的原料气NH3(换算成H2的物质的量)和CO2的物质的量之比为3∶1,结合2CO+O2=2CO2,得出反应生成的CO和H2的物质的量比为1∶3时,合成得到较多的尿素,验证后得到答案为乙厂。
下图是实验室干馏煤的装置图,根据下图回答下列问题。
(1)指出图中仪器的名称:a________;b________;c________;d________。
(2)装置c的作用是________。d中的液体有 _______和________,其中的无机物里溶有________, 可用__________检验出来;有机物可以通过_________的方法使其中的重要成分分离出来。在170-230℃时 可得到__________,加热到230℃以上可以得到___________。
(3)e处点燃的气体是__________,火焰的颜色是______色。
正确答案
(1)酒精喷灯;铁管(或瓷管);烧杯;U形管
(2)将干馏生成的气体进行降温和冷凝;粗氨水;煤焦油;氨;酚酞;分馏;酚类和萘;蒽等更复杂的芳香族化合物
(3)焦炉气;蓝
扫码查看完整答案与解析