Question

20．煤和石油是重要的能源，也是生產(chǎn)化工產(chǎn)品的重要原料．如圖1是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分．

試用所學(xué)知識，解決下列問題：
（1）柴油是由石油加工得到的重要產(chǎn)品，它在燃燒時(shí)往往冒黑煙，可能的原因是柴油不完全燃燒生成了炭黑所致．
（2）煤經(jīng)過干餾可以得到焦?fàn)t氣、煤焦油和焦炭等．煤的干餾屬于化學(xué)（填“物理”或“化學(xué)”）變化．
（3）煤的直接液化是煤和適當(dāng)溶劑混合在高溫和催化劑存在下與水作用生成液態(tài)燃料的過程．
（4）煤和石油等化石燃料燃燒排放的大量二氧化碳會引起全球氣候變暖．一種新的處理方法是將二氧化碳?xì)怏w通入含有長石（地殼中最常見的礦石，含量高達(dá)60%）成分的水溶液里，其中一種反應(yīng)的化學(xué)方程式：KAlSi₃O₈+CO₂+2H₂O=KHCO₃+X↓+3SiO₂↓，則X的化學(xué)式為Al（OH）₃．
（5）在煤燃燒前需對煤進(jìn)行脫硫處理．煤的某種脫硫技術(shù)的原理如下所示：
FeS₂$→_{O_{2}/H_{2}O}^{在微生物作用下}$Fe²⁺+SO₄^2-$→_{O_{2}/H+}^{在微生物作用下}$Fe³⁺
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)的化學(xué)方程式為2FeS₂+7O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2H₂SO₄+2FeSO₄，第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂SO₄+O₂+4FeSO₄$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．
（6）工業(yè)上主要采用氨氧化法生產(chǎn)硝酸，如下圖是氨氧化率與氨-空氣混合氣中氧氨比的關(guān)系．其中直線表示反應(yīng)的理論值；曲線表示生產(chǎn)實(shí)際情況．當(dāng)氨氧化率達(dá)到100%，理論上γ{n（O₂）/n（NH₃）}=1.25，實(shí)際生產(chǎn)要將γ值維護(hù)在1.7-2.2之間，原因是O₂濃度太少不利于NH₃的轉(zhuǎn)化，γ值為2.2時(shí)NH₃氧化率已近100%．．

溫馨提示：n（O₂）是可以認(rèn)為是表示氧氣分子堆積數(shù)目的一種物理量．n（O₂）數(shù)目越大，說明氧分子堆積數(shù)目越大．

Answer 1

分析 （1）含碳物質(zhì)不充分燃燒會產(chǎn)生黑煙；
（2）根據(jù)物理變化與化學(xué)變化的本質(zhì)區(qū)別分析；
（3）煤的直接液化是煤在高溫和催化劑存在下與H₂O作用生成液體燃料的過程；
（4）據(jù)質(zhì)量守恒判斷X的化學(xué)式即可；
（5）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；
（6）根據(jù)氨氧化的化學(xué)方程式來分析；根據(jù)題干信息分析O₂濃度對平衡的影響．

解答 解：（1）如果燃燒時(shí)氧氣不充足，會不完全燃燒，有碳顆粒生成，會有黑煙產(chǎn)生；
故答案為：柴油不完全燃燒生成了炭黑所致；
（2）煤經(jīng)過干餾得到新物質(zhì)--焦?fàn)t氣、煤焦油和焦炭等，所以發(fā)生的屬于化學(xué)變化；
故答案為：化學(xué)；
（3）煤的直接液化是煤與適當(dāng)溶劑混合后在高溫和催化劑存在下與H₂O作用生成液體燃料的過程；
故答案為：催化劑；水；
（4）根據(jù)化學(xué)方程式和質(zhì)量守恒定律分析，反應(yīng)前K：1個(gè)，反應(yīng)后：1個(gè)，則x中不含K；反應(yīng)前Al：1個(gè)，反應(yīng)后應(yīng)：1個(gè)，則x中含有一個(gè)Al，依此類推，x中還含有3個(gè)O，3個(gè)H，則X的化學(xué)式為 Al（OH）₃；
故答案為：Al（OH）₃；
（5）第一步反應(yīng)中反應(yīng)物有FeS₂、O₂和H₂O，生成物有Fe²⁺和${SO}_{4}^{2-}$，反應(yīng)的方程式為：2FeS₂+7O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2H₂SO₄+2FeSO₄；Fe²⁺具有還原性，可被氧氣氧化為Fe³⁺，方程式為：2H₂SO₄+O₂+4FeSO₄$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O；
故答案為：2FeS₂+7O₂+2H₂O$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2H₂SO₄+2FeSO₄；2H₂SO₄+O₂+4FeSO₄$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O；
（6）結(jié)合題干信息：由氨氧化的化學(xué)方程式：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;高溫高壓\;}}{催化劑}$4NO+6H₂O，可知氨氧化率達(dá)到100%，實(shí)際生產(chǎn)要將γ值維護(hù)在1.7-2.2之間，原因是濃度太少不利于NH₃的轉(zhuǎn)化，γ值為2.2時(shí)NH₃氧化率已近100%；
故答案為：O₂濃度太少不利于NH₃的轉(zhuǎn)化，γ值為2.2時(shí)NH₃氧化率已近100%．

點(diǎn)評 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．