Question

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_________________。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）直接液化技术、间接液化技术（2分）

（2）2FeS₂+7O₂+2H₂O＝4H⁺+2Fe²⁺+4SO₄^2-（2分）、4Fe²⁺+O₂+4H⁺＝4Fe³⁺+2H₂O（2分）

（3）焦炉煤气、粗氨水（煤焦油）（2分）

（4）①SO₂+CaCO₃＝CaSO₃+CO₂（1分）、2CaSO₃+O₂＝2CaSO₄（1分）

②用石灰石浆液的成本低（1分） ③用水洗涤（1分）

（5）①CaSO₃·2H₂O（1分）②2CaSO₃·H₂O（2分）

【解析】

试题分析：（1）煤的液化分为直接液化技术和间接液化技术。

（2）第一步反应中反应物有FeS₂、O₂和H₂O，生成物有Fe²⁺和SO₄^2-。其中铁元素的化合价不变，S元素的化合价从－1价升高到＋6价，因此1molFeS₂失去14mol电子。1mol氧气只能得到4mol电子，所以根据化合价升降总数相等以及原子守恒可配平，因此反应的离子方程式为2FeS₂+7O₂+2H₂O＝4H⁺+2Fe²⁺+4SO₄^2-；Fe²⁺具有还原性，可被氧气氧化为Fe³⁺，失去1个电子，因此根据化合价升降总数相等以及原子守恒可知，第二步反应的离子方程式为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺＝4Fe³⁺+2H₂O。

（3）煤在高温下隔绝空气加强热使之分解的过程是煤的干馏，工业煤干馏得到的产品有焦炭、焦炉煤气、粗氨水、煤焦油。

（4）①二氧化硫是酸性氧化物，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。亚硫酸钙具有还原性，被空气中的氧气氧化生成CaSO₄•，反应方程式为：2CaSO₃+O₂＝2CaSO₄。②石灰石来源丰富，且成本低，因此用石灰石浆液作SO₂吸收剂而不用熟石灰吸收SO₂。

（5）①石膏加热分解减少的质量就是水的质量，由实验数据知3.44g CaSO₄•xH₂O完全分解得到无水CaSO₄2.72g，则生成水的质量＝3.44g－2.72g＝0.72g，所以

CaSO₄•xH₂O＝CaSO₄+xH₂O

             136   18x

             2.72 0.72

即136:2.72＝18x:0.72

解得x＝2

所以石膏的化学式为CaSO₄•2H₂O

②由实验数据知在A～B段时石膏的质量为2.90g，其中CaSO₄是2.72g，物质的量＝2.72g÷136g/mol＝0.02mol。H₂O的质量＝2.90g－2.72g＝0.18g，物质的量＝0.18g÷18g/mol＝0.01mol，所以此时其化学式可表示为2CaSO₄•H₂O。

考点：考查煤的综合应用、氧化还原反应方程式的书写、SO₂的尾气处理、硫酸钙晶体分解的有关计算