Question

[化學一一選修2：化學與技術](15分)
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

[第（5）小問每空2分，其余每空1分]
（1）直接液化技術， 間接液化技術
（2）2FeS₂+7O₂+2H₂O=4H⁺+2Fe²⁺+4SO₄^2-    4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（3）焦爐煤氣、粗氨水、煤焦油
（4）①SO₂+CaCO₃=CaSO₃+CO₂，2CaSO₃+O₂+4H₂O=2（CaSO₄?2H₂O）；
②石灰石漿液的價格低
③用水洗滌；
（5）①CaSO₄?2H₂O；②2CaSO₄?H₂O

試題分析：（1）煤的液化技術又分為直接液化技術， 間接液化技術
（2）FeS₂在微生物作用下，與氧氣、水反應先生成Fe²⁺、4SO₄^2-，所以離子方程式為2FeS₂+7O₂+2H₂O=4H⁺+2Fe²⁺+4SO₄^2-；后繼續被氧氣氧化，生成Fe³⁺，離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（3）工業煤干餾得到的產品有焦炭、焦爐煤氣、粗氨水、煤焦油等；
（4）①濕法石灰石—石膏法脫硫工藝中，碳酸鈣與二氧化硫反應生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣再被氧氣氧化生成石膏，化學方程式有SO₂+CaCO₃=CaSO₃+CO₂，2CaSO₃+O₂+4H₂O=2（CaSO₄?2H₂O）；
②石灰石漿液可由自然界直接加工得到，價格低；熟石灰需要用石灰石制取；
③因為是可溶性氯化物，石膏不溶于水，所以可溶性氯化物選擇用水洗的方法，比較經濟實惠；
（5）①固體質量最初是3.44g，變為2.72g時，質量減少0.72g，之后固體質量不再變化，說明原固體中CaSO₄的物質的量是2.72g/136g/mol=0.02mol，水的物質的量是0.72g/18g/mol=0.04mol，所以二者的物質的量之比是1:2，則石膏的化學式為CaSO₄?2H₂O；
②A點對應固體質量是2.90g，B點對應固體是2.72g，與①的計算方法相同，說明A固體中CaSO₄的物質的量是2.72g/136g/mol=0.02mol，水的物質的量是（2.90-2.72）g/18g/mol=0.01mol，所以二者的物質的量之比是2:1，則石膏的化學式為2CaSO₄?H₂O。