- 煤的综合利用——煤的气化
- 共183题
【化学——选修2：化学与技术】（15分）
下列问题涉及煤在化工生产中的应用：
（1）煤的转化技术包括煤的气化技术和液化技术。
煤的液化技术又分为 和
（2）在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如下图所示：
这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为 ；第二步反应的离子方程式为 。
（3）工业煤干馏得到的产品有焦炭、 、 等。
（4）湿式石灰石—石膏法脱硫工艺是烟气脱硫技术中最成熟的一种方法。其工艺流程是：烟气经锅炉预热器出来，进入电除尘器除掉大部分粉煤灰烟尘，再经过一个专门的热交换器，然后进入吸收塔，烟气中的SO2与含有石灰石的浆液进行气液接触，通入空气后生成石膏，经脱硫的烟气，应用循环气体加热器进行再加热，进入烟囱，排入大气。
①写出湿法石灰石—石膏法脱硫所涉及的化学反应方程式：____________________________。
②用石灰石浆液作SO2吸收剂而不用熟石灰吸收SO2的原因是：__________________________
③上述过程中得到的石膏，如果含氯化合物(主要来源于燃料煤)超过 杂质极限值，则石膏产品性能变坏。工业上消除可溶性氯化物的方法是___________________________________。
（5）某化学兴趣小组为了测定烟气脱硫所得石膏的组成(CaSO4·xH2O)即测定x值，做如下实验：将石膏加热使之脱水，加热过程中固体的质量与时间的变化关系如图所示。数据表明当固体的质量为2.72g后不再改变。①石膏的化学式为_______________。②图像中AB段对应化合物的化学式为_________________。
正确答案
（15分）（1）直接液化技术 （1分） 间接液化技术（1分）
（2）2FeS2+7O2+2H2O=4H++2Fe2++4SO42-（2分）
4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O (2分)
（3）焦炉煤气、粗氨水（煤焦油） （2分）
（4）①CaCO3+SO2=CaSO3+CO2 （1分） 2CaSO3+O2=2CaSO4 （1分）
②用石灰石浆液的成本较低（1分） ③用水洗涤（1分）
（5）①CaSO4.2H2O(1分) ②2CaSO4. H2O（2分）
试题分析：（1）煤的液化技术又分为直接液化技术， 间接液化技术
（2）FeS2在微生物作用下，与氧气、水反应先生成Fe2+、4SO42-，所以离子方程式为2FeS2+7O2+2H2O=4H++2Fe2++4SO42-；后继续被氧气氧化，生成Fe3+，离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；
（3）工业煤干馏得到的产品有焦炭、焦炉煤气、粗氨水、煤焦油等；
（4）①湿法石灰石—石膏法脱硫工艺中，碳酸钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，亚硫酸钙再被氧气氧化生成石膏，化学方程式有SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2+4H2O=2（CaSO4•2H2O）；
②石灰石浆液可由自然界直接加工得到，价格低；熟石灰需要用石灰石制取；
③因为是可溶性氯化物，石膏不溶于水，所以可溶性氯化物选择用水洗的方法，比较经济实惠；
（5）①固体质量最初是3.44g，变为2.72g时，质量减少0.72g，之后固体质量不再变化，说明原固体中CaSO4的物质的量是2.72g/136g/mol=0.02mol，水的物质的量是0.72g/18g/mol=0.04mol，所以二者的物质的量之比是1:2，则石膏的化学式为CaSO4•2H2O；
②A点对应固体质量是2.90g，B点对应固体是2.72g，与①的计算方法相同，说明A固体中CaSO4的物质的量是2.72g/136g/mol=0.02mol，水的物质的量是（2.90-2.72）g/18g/mol=0.01mol，所以二者的物质的量之比是2:1，则石膏的化学式为2CaSO4•H2O。
下图是实验室干馏煤的装置图：
（1）指出图中仪器名称：a.________，d.________。
（2）仪器d的作用是________，c中液体有________和________，其中无机物里溶有________，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。
（3）e处点燃的气体主要成分有____________，火焰的颜色是____________。
正确答案
（1）酒精喷灯 烧杯
（2）盛装冷水对蒸气进行冷却 粗氨水 煤焦油 氨 酚酞溶液 分馏
（3）H2、CH4、CH2=CH2、CO 淡蓝色
本题是关于煤干馏的实验，根据煤干馏的主要产品，b中得到的应是焦炭，c中得到的应是粗氨水和煤焦油，e处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨，呈碱性，可用酚酞溶液等检验；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物，应用分馏的方法分离；焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2=CH2，燃烧时呈淡蓝色火焰。
将下图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置，并进行蒸馏，得到汽油和煤油．
（1）图中A、B、C三种仪器的名称是___________．
（2）将以上仪器按（一）（六）顺序，用字母a，b，c…表示连接顺序：
e接（ ）（ ）接（ ）（ ）（ ）接（ ）（ ）接（ ）．
（3）A仪器中c口是___________，d口是___________（填“进水口”或“出水口”）
（4）蒸馏时，温度计水银球应在___________位置．
（5）在B中注入原油后，加几片碎瓷片的目的是____________________________．
（6）给B加热，收集到沸点60℃～150℃间的馏分是___________，收集到150℃～300℃间的馏分是___________．
正确答案
（1）A是冷凝管；B是蒸馏烧瓶；C是锥形瓶
（2）i h a k b f g w
（3）进水口 出水口
（4）蒸馏烧瓶支管口
（5）防止暴沸
（6）汽油 煤油
石油的分馏装置为：
煤是宝贵的化石燃料，但将煤直接作燃料太浪费！可以通过煤的______获得焦炭、煤焦油和出炉煤气等产品．煤的气化是指将煤在高温下与水接触转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料的煤气，请写出煤的气化的化学反应方程式：______；煤的液化是指把煤转化成液体燃料的过程．如在一定条件下，使煤与______作用生成液态燃料．
正确答案
煤的干馏获得焦炭、煤焦油和出炉煤气等产品；煤的气化的化学反应方程式：C（s）+H2O（g）
故答案为：干馏；C（s）+H2O（g）
(1)可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能。例如，加入CH3OC（CH3）3来生产“无铅汽油”。CH3OC（CH3）3分子中必存在的原子间连接形式有_________(填写编号，多选倒扣)。
(2)天然气的燃烧产物无毒、热值高、管道输送方便，将成为我国西部开发的重点之一，天然气常和石油伴生，其主要的成分是_________。能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是 (填写编号，多选倒扣)。
①其一氯取代物不存在同分异构体 ②其二氯取代物不存在同分异构体
③它是非极性分子 ④它的键长和键角都相等
(3)1980年我国首次制成一辆燃氢汽车，乘员12人，以50公里／小时行驶了40公里。为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气。下列可供开发又较经济的制氢方法是
(填写编号，多选倒扣)。
①电解水 ②锌和稀硫酸反应 ③光解海水
其次，制得纯氢气后还需要解决的问题是 (写出其中一个)。
正确答案
(1)③ （2）甲烷 ② (3)③ 氢气的输送和贮存
(1)只要写出结构简式 就可以看出答案；(2)天然气的
主要成分是甲烷，若为平面正方形结构，则其二元取代物有两种同分异构体，而正四面体的二元取代物不存在同分异构体；(3)电解水消耗大量的电能，锌和稀酸的反应也不适合工业大量生产，只有利用太阳光使海水光解才是最经济的方法。但氢气的密度小、沸点低，输送和贮存有一定的难度。
此题考查了有机物的结构和环保知识，有机物的结构是有机化学的基础，是每年必考内容，环保问题也日益受到重视，必将在今后的高考中重现。
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