题目内容

6.煤是重要的能源,也是生产化工产品的重要原料.试用所学知识,解答下列问题:
(1)煤的转化技术通常包括煤的气化技术和液化技术.其中煤的液化技术又可以分为直接液化技术和间接液化技术;
(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图所示:
FeS2$→_{O_{2}/H_{2}O}^{在微生物作用下}$Fe2++SO${\;}_{4}^{2-}$$→_{O_{2}/H+}^{在微生物作用下}$Fe3+
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2FeS2+7O2+2H2O=4H++2Fe2++4SO42-;第二步反应的离子方程式为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)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:SO2+CaCO3=CaSO3+CO2,2CaSO3+O2+4H2O=2(CaSO4•2H2O)_;
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:用石灰石浆液的成本较低;
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用水洗涤;
(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CaSO4•2H2O;
②图象中AB段对应化合物的化学式为2CaSO4•H2O.

分析 (1)根据不同的加工路线,煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类;
(2)根据化合价升降总数相等以及原子守恒来写离子方程式;
(3)工业煤干馏得到的产品有焦炭、焦炉煤气、粗氨水、煤焦油;
(4)①二氧化硫与碳酸钙反应生成亚硫酸钙与二氧化碳,亚硫酸钙在水存在的条件下被氧气氧化生成CaSO4•2H2O; ②石灰石浆液的价格低;
③硫酸钙微溶于水;
(5)根据题意可知加热前和加热后质量的减少量就是生成水的质量,由实验数据知3.44g CaSO4•xH2O完全分解得到无水CaSO42.72g,可知生成水的质量为:3.44g-2.72g=0.72g,由水的质量和硫酸钙的质量可推算出生石膏的化学式,再根据A-B段时石膏的质量为2.90g,其中CaSO42.72g,H2O0.18g,所以图象中产生AB段的原因是石膏的质量为2.90g,其中CaSO42.72g,H2O 为0.18g.此时其化学式可表示为2CaSO4•H2O.该物质化学性质稳定,受热不易分解.

解答 解:(1)煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下,通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化;煤间接液化间接液化是以煤为原料,先气化制成合成气,然后,通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程,故答案为:直接液化技术;间接液化技术;
(2)第一步反应中反应物有FeS2、O2和H2O,生成物有Fe2+和SO42-,根据化合价升降总数相等以及原子守恒,反应的离子方程式为:2FeS2+7O2+2H2O=4H++2Fe2++4SO42-;Fe2+具有还原性,可被氧气氧化为Fe3+,根据化合价升降总数相等以及原子守恒,反应的离子方程式为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,
故答案为:2FeS2+7O2+2H2O=4H++2Fe2++4SO42-;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,故答案为:焦炉煤气、粗氨水、煤焦油;
(4)①二氧化硫与碳酸钙反应生成亚硫酸钙与二氧化碳,反应方程式为:SO2+CaCO3=CaSO3+CO2,亚硫酸钙在水存在的条件下被氧气氧化生成CaSO4•2H2O,反应方程式为:2CaSO3+O2+4H2O=2(CaSO4•2H2O),故答案为:SO2+CaCO3=CaSO3+CO2,2CaSO3+O2+4H2O=2(CaSO4•2H2O);
②石灰石浆液的价格低,故答案为:用石灰石浆液的成本较低;
③硫酸钙微溶于水,氯化物易溶于水,故答案为:用水洗涤;
(5)①石膏加热分解减少的质量就是水的质量,已知3.44g CaSO4•xH2O完全分解得到无水CaSO42.72g,则:
CaSO4•xH2O═CaSO4+xH2O
136 18x
2.72 0.72
即$\frac{136}{2.72}$=$\frac{18x}{0.72}$
解得x=2 所以石膏的化学式为CaSO4•2H2O;故答案为:CaSO4•2H2O;
②由实验数据知在A-B段时石膏的质量为2.90g,其中CaSO42.72g,H2O为2.90g-2.72g=0.18g.CaSO4的物质的量为$\frac{2.72g}{136g/mol}$=0.02mol,H2O的物质的量为$\frac{0.18g}{18g/mol}$=0.01mol,此时其化学式可表示为2CaSO4•H2O,故答案为:2CaSO4•H2O.

点评 本题考查煤的综合利用,涉及到氧化还原方程式的书写和结晶水合物的判断,题目难度中等,解题的关键是反应前后质量的减少量就是生成水的质量.

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