Question

8．煤是重要的能源，也是生產(chǎn)化工產(chǎn)品的重要原料．
（1）煤的轉(zhuǎn)化技術(shù)包括煤的氣化技術(shù)和液化技術(shù)．煤的液化技術(shù)又分為直接液化技術(shù)和間接液化技術(shù)．
（2）煤制油是一項(xiàng)新興的、科技含量較高的煤化工技術(shù)，發(fā)展煤制油對(duì)我國(guó)而言具有重大意義．下列是煤制汽油和丙烯的主要工藝流程圖．

①為了提高原料利用率，上述工藝中應(yīng)控制合成氣中V（CO）：V（H₂）=1：2．
②采用MTG法生產(chǎn)的汽油中，均四甲苯（1，2，4，5-四甲基苯）質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占4%～7%，均四甲苯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：．
（3）利用煤的氣化技術(shù)可獲得合成氨的原料氫氣，在制取原料氣的過程中常混有一些雜質(zhì)，其中某些雜質(zhì)會(huì)使催化劑中毒，必須除去．
①寫出除去H₂S雜質(zhì)的反應(yīng)方程式NH₃•H₂O+H₂S=NH₄HS+H₂O．
②欲除去原料氣中的CO，可通過如下反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），已知850℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1，若要使CO的轉(zhuǎn)化率超過90%，則起始物中c（H₂O）：c（CO）不低于9：1．
（4）煤做能源在燃燒前需對(duì)煤進(jìn)行脫硫處理．煤的某種脫硫技術(shù)的原理如下圖所示：

這種脫硫技術(shù)稱為微生物脫硫技術(shù)．該技術(shù)的第一步反應(yīng)的離子方程式為2FeS₂+7O₂+2H₂O=4H⁺+2Fe²⁺+4SO₄^2-，第二步反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）煤的液化分為直接液化和間接液化；
（2）①寫出反應(yīng)的方程式，根據(jù)方程式計(jì)算；
②根據(jù)名稱可寫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；
（3）含有的雜質(zhì)會(huì)使催化劑中毒；
①根據(jù)氫氣是中性氣體，而H₂S是酸性氣體來分析除雜試劑；
②根據(jù)平衡常數(shù)用三段式法計(jì)算．
（4）根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等以及原子守恒來寫離子方程式；

解答 解：（1）煤的液化分為直接液化和間接液化，煤的直接液化是將煤在氫氣和催化劑作用下通過加氫裂化轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w燃料的過程，因過程主要采用加氫手段，故又稱煤的加氫液化法，煤的間接液化是先把煤炭在高溫下與氧氣和水蒸氣反應(yīng)，使煤炭全部氣化、轉(zhuǎn)化成合成氣（一氧化碳和氫氣的混合物），然后再在催化劑的作用下合成為液體燃料的工藝技術(shù)，故答案為：直接液化技術(shù)；間接液化技術(shù)；
（2）①合成甲醇的方程式為CO+2H₂→CH₃OH，由方程式可知上述工藝中應(yīng)控制合成氣中V（CO）：V（H₂）=1：2，
故答案為：1：2；
②根據(jù)名稱可知均四甲苯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，故答案為：；

（3）含有的雜質(zhì)會(huì)使催化劑失效，即催化劑中毒，故答案為：中毒；
①根據(jù)氫氣是中性氣體，而H₂S是酸性氣體可知，可用氨水來做除雜試劑，反應(yīng)為：NH₃•H₂O+H₂S=NH₄HS+H₂O，故答案為：NH₃•H₂O+H₂S=NH₄HS+H₂O；
②設(shè)CO的起始濃度為xmol，H₂O的起始濃度為ymol，則轉(zhuǎn)化的CO的最小值為0.9x，
     CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始   x      y        0       0
變化  0.9x   0.9x     0.9x     0.9x
平衡  0.1x  y-0.9x    0.9x     0.9x
根據(jù)平衡常數(shù)列式：$\frac{（0.9x）^{2}}{0.1x（y-0.9x）}$=1，
解得：$\frac{y}{x}$=9：1．故此只要此值大于9：1，轉(zhuǎn)化率就會(huì)超過90%．
故答案為：9：1．
（4）第一步反應(yīng)中反應(yīng)物有FeS₂、O₂和H₂O，生成物有Fe²⁺和SO₄^2-，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等以及原子守恒，反應(yīng)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⁺，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等以及原子守恒，反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2FeS₂+7O₂+2H₂O=4H⁺+2Fe²⁺+4SO₄^2-；4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查煤的綜合利用，涉及到氧化還原方程式的書寫，題目難度中等，本題注意從題目中獲取信息，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)解答．