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5.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: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:CaCO3+SO2=CaSO3+CO2、2CaSO3+O2=2CaSO4
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.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

20.下列物质间的反应,其能量变化符合下图的是(  )
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16.如图所示的电化学装置,电解质溶液为Na2SO4,下列说法不正确的是(  )
A.当闭合开关S1,断开开关S2,右石墨棒发生的电极反应为:2H2O-4e-=4H++O2
B.石墨棒使用前在高温火焰上灼烧至红热,迅速浸入冷水,可以使表面粗糙多空,吸附更多的气体
C.先闭合开关S1,一段时间后断开,再闭合S2,可以观察到发光二级管发光
D.断开S2,闭合S1,更换电解质,可以用来模拟工业制氯气,粗铜冶炼制精铜

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13.下列措施,一定能使NaCl溶液中c(OH-)减小的是(  )
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20.下列关于厨房中的化学不符合科学道理的是(  )
A.鸡蛋和牛奶都含有大量蛋白质,可以在微波炉中加热牛奶和完整的鸡蛋
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10.某温度下,体积和pH都相同的盐酸和氯化铵溶液加水稀释时的pH变化曲线如图所示,下列判断不正确的是(  )
A.a、b、c三点溶液的Kw相同
B.b点溶液中c(H+)+c(NH3•H2O)=c(OH-
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D.a、b、c三点溶液中水的电离程度a>b>c

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17.设NA表示阿伏加德罗常数的值.下列叙述正确的是(  )
A.标准状况下,22.4 L一氯甲烷和二氯甲烷的混合物中所含的氯原子数介于NA至2NA之间
B.0.1 mol Cu与足量热的浓硫酸反应生成SO2的体积约为22.4 L
C.0.2 mol•L-1 Na2S溶液中含有的S2-数目小于0.2NA
D.在反应Zn+2HNO3+NH4NO3═N2↑+3H2O+Zn(NO32中每溶解1 mol Zn,转移的电子数大于2NA

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.已知草酸(H2C2O4)是一种二元弱酸,草酸及其盐广泛用于医药、印染、塑料等工业.
(1)已知25℃时,几种常见弱酸的Ka如下表所示:
电解质H2C2O4CH3COOHHCNH2CO3
电离常数(mol•L-1K1=5.6×10-2
K2=5.4×10-3
 K1=1.7×10-5 K2=6.2×10-10K1=4.2×10-7
K2=5.6×10-11
①25℃时,浓度均为0.1mol•L-1的Na2C2O4、CH3COONa、NaCN、Na2CO3的pH由大到小的顺序是Na2CO3>NaCN>CH3COONa>Na2C2O4.中和等体积、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量后者大(填“前者大”“后者大”或“相等”).
②下列关于0.1mol•L?1NaHC2O4溶液的说法正确的是ad.
a.HC2O4-的电离程度大于水解程度,溶液显酸性
b.HC2O4-的水解程度大于电离程度程度,溶液显碱性
c.溶液中c(Na+)+c(H+)=c(HC2O4-)+c(OH-)+c(C2O42-
d.溶液中c(H+)=c(OH-)+c(C2O42-)-c(H2C2O4
(2)在t℃时,MgC2O4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图1所示.又知t℃时Mg(OH)2的Ksp=5.6×10-12,下列说法不正确的是BD.
A.在t℃时,MgC2O4的Ksp=8.1×10-5(mol•L-1).
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(3)草酸亚铁晶体(FeC2O4•2H2O)是一种浅黄色固体,难溶于水,受热易分解.某化学兴趣小组设计实验验证草酸亚铁晶体热分解的产物,探究过程如图2:
①从环保角度考虑,该套实验装置的明显缺陷是缺少尾气处理装置.
②该兴趣小组进行上述实验时,从实验安全角度考虑,应先点燃A(填“A”或“E”)处的酒精灯.
③若实验过程中观察到B中白色无水CuSO4变成蓝色,C中澄清石灰水变浑浊,E中黑色粉末变红色.(补充实验现象),则可证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H2O、CO和CO2
④为探究草酸亚铁晶体分解的固体产物,兴趣小组同学准确称取3.60g草酸亚铁晶体(FeC2O4•2H2O),相对分子质量是180),充分加热,使其完全分解,冷却后称得剩余固体的质量为1.60g.若剩余固体只有一种铁的氧化物,通过计算确定该氧化物的化学式为Fe2O3.草酸亚铁晶体分解的化学方程式为FeC2O4•2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe2O3+3CO↑+CO2↑+2H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.下列实验操作正确的是(  )
A.
  点燃酒精灯
B.
向容量瓶转移液体
C.
读取液体体积
D.
     加热液体

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