Question

【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_________________。

Answer

（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）

【解析】

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。

考点：考查工业煤的液化 、干馏、脱硫工艺，物质化学式的计算，离子方程式的书写