Question

煤是重要的能源，也是生產化工產品的重要原料。試用所學知識，解答下列問題：
（1）煤的轉化技術包括煤的氣化技術和液化技術。煤的液化技術又分為        和        。
（2）在煤燃燒前需對煤進行脫硫處理。煤的某種脫硫技術的原理如下圖所示：

這種脫硫技術稱為微生物脫硫技術。該技術的第一步反應的離子方程式為                       ，
第二步反應的離子方程式為                                            。
（3）工業煤干餾得到的產品有焦炭、             、              等。
（4）濕式石灰石—石膏法脫硫工藝是煙氣脫硫技術中最成熟的一種方法。其工藝流程是：煙氣經鍋爐預熱器出來，進入電除塵器除掉大部分粉煤灰煙塵，再經過一個專門的熱交換器，然后進入吸收塔，煙氣中的SO₂與含有石灰石的漿液進行氣液接觸，通入空氣后生成石膏，經脫硫的煙氣，應用循環氣體加熱器進行再加熱，進入煙囪，排入大氣。
①寫出濕法石灰石—石膏法脫硫所涉及的化學反應方程式：__________________________________。
②用石灰石漿液作SO₂吸收劑而不用熟石灰吸收SO₂的原因是：______________________________。
③上述過程中得到的石膏，如果含氯化合物(主要來源于燃料煤)超過雜質極限值，則石膏產品性能變壞。工業上消除可溶性氯化物的方法是___________________________________________________。
（5）某化學興趣小組為了測定煙氣脫硫所得石膏的組成(CaSO₄·xH₂O)即測定x值，做如下實驗：將石膏加熱使之脫水，加熱過程中固體的質量與時間的變化關系如圖所示。數據表明當固體的質量為2.72g后不再改變。①石膏的化學式為_______________。②圖像中AB段對應化合物的化學式為_________________。

Answer 1

（1）直接液化技術、間接液化技術（2分）
（2）2FeS₂+7O₂+2H₂O＝4H⁺+2Fe²⁺+4SO₄^2-（2分）、4Fe²⁺+O₂+4H⁺＝4Fe³⁺+2H₂O（2分）
（3）焦爐煤氣、粗氨水（煤焦油）（2分）
（4）①SO₂+CaCO₃＝CaSO₃+CO₂（1分）、2CaSO₃+O₂＝2CaSO₄（1分）
②用石灰石漿液的成本低（1分） ③用水洗滌（1分）
（5）①CaSO₃·2H₂O（1分）②2CaSO₃·H₂O（2分）

解析試題分析：（1）煤的液化分為直接液化技術和間接液化技術。
（2）第一步反應中反應物有FeS₂、O₂和H₂O，生成物有Fe²⁺和SO₄^2-。其中鐵元素的化合價不變，S元素的化合價從－1價升高到＋6價，因此1molFeS₂失去14mol電子。1mol氧氣只能得到4mol電子，所以根據化合價升降總數相等以及原子守恒可配平，因此反應的離子方程式為2FeS₂+7O₂+2H₂O＝4H⁺+2Fe²⁺+4SO₄^2-；Fe²⁺具有還原性，可被氧氣氧化為Fe³⁺，失去1個電子，因此根據化合價升降總數相等以及原子守恒可知，第二步反應的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺＝4Fe³⁺+2H₂O。
（3）煤在高溫下隔絕空氣加強熱使之分解的過程是煤的干餾，工業煤干餾得到的產品有焦炭、焦爐煤氣、粗氨水、煤焦油。
（4）①二氧化硫是酸性氧化物，與碳酸鈣反應生成亞硫酸鈣與二氧化碳，反應方程式為：SO₂+CaCO₃＝CaSO₃+CO₂。亞硫酸鈣具有還原性，被空氣中的氧氣氧化生成CaSO₄?，反應方程式為：2CaSO₃+O₂＝2CaSO₄。②石灰石來源豐富，且成本低，因此用石灰石漿液作SO₂吸收劑而不用熟石灰吸收SO₂。
（5）①石膏加熱分解減少的質量就是水的質量，由實驗數據知3.44g CaSO₄?xH₂O完全分解得到無水CaSO₄2.72g，則生成水的質量＝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
所以石膏的化學式為CaSO₄?2H₂O
②由實驗數據知在A～B段時石膏的質量為2.90g，其中CaSO₄是2.72g，物質的量＝2.72g÷136g/mol＝0.02mol。H₂O的質量＝2.90g－2.72g＝0.18g，物質的量＝0.18g÷18g/mol＝0.01mol，所以此時其化學式可表示為2CaSO₄?H₂O。
考點：考查煤的綜合應用、氧化還原反應方程式的書寫、SO₂的尾氣處理、硫酸鈣晶體分解的有關計算