Question

14．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和液化技術．煤的液化技術又分為直接液化技術和間接液化；
（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
2FeS₂+7O₂+2H₂O=4H⁺+2Fe²⁺+4SO₄^2-；第二步反應的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．
（3）工業(yè)煤干餾得到的產品有焦炭、焦爐煤氣、粗氨水等．
（4）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CaSO₄•2H₂O．②圖象中AB段對應化合物的化學式為2CaSO₄•H₂O．

Answer 1

分析 （1）煤的液化分為直接液化和間接液化；
（2）根據化合價升降總數相等以及原子守恒來寫離子方程式；
（3）工業(yè)煤干餾得到的產品有焦炭、焦爐煤氣、粗氨水、煤焦油；
（4）根據題意可知加熱前和加熱后質量的減少量就是生成水的質量，由實驗數據知3.44g CaSO₄•xH₂O完全分解得到無水CaSO₄2.72g，可知生成水的質量為：3.44g-2.72g=0.72g，由水的質量和硫酸鈣的質量可推算出生石膏的化學式，再根據A-B段時石膏的質量為2.90g，其中CaSO₄2.72g，H₂O0.18g，所以圖象中產生AB段的原因是石膏的質量為2.90g，其中CaSO₄2.72g，H₂O 為0.18g．此時其化學式可表示為2CaSO₄•H₂O．

解答 解：（1）煤的液化分為直接液化和間接液化，故答案為：直接液化技術；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-，根據化合價升降總數相等以及原子守恒，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⁺，根據化合價升降總數相等以及原子守恒，反應的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2FeS₂+7O₂+2H₂O=4H⁺+2Fe²⁺+4SO₄^2-；4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（3）工業(yè)煤干餾得到的產品有焦炭、焦爐煤氣、粗氨水、煤焦油，故答案為：焦爐煤氣、粗氨水、煤焦油；
（4）①石膏加熱分解減少的質量就是水的質量，已知3.44g CaSO₄•xH₂O完全分解得到無水CaSO₄2.72g，則：
CaSO₄•xH₂O═CaSO₄+xH₂O
            136    18x
           2.72    0.72
即$\frac{136}{2.72}=\frac{18x}{0.72}$ 
解得x=2 所以石膏的化學式為CaSO₄•2H₂O，
故答案為：CaSO₄•2H₂O；
②由實驗數據知在A-B段時石膏的質量為2.90g，其中CaSO₄2.72g，H₂O為2.90g-2.72g=0.18g．CaSO₄的物質的量為$\frac{2.72g}{136g/mol}$=0.02mol，H₂O的物質的量為$\frac{0.18g}{18g/mol}$=0.01mol，此時其化學式可表示為2CaSO₄•H₂O，
故答案為：2CaSO₄•H₂O．

點評 本題考查煤的綜合利用，涉及到氧化還原方程式的書寫和結晶水合物的判斷，題目難度中等，解題的關鍵是反應前后質量的減少量就是生成水的質量．