2023年煤化學(xué)試題庫

1.中國富煤少油，是世界上少數(shù)幾個以煤炭為重要能源的國家。自從1989年煤炭產(chǎn)量超過10億t后，一直穩(wěn)居世界第一，煤炭消費始終占一次能源的70%以上。11.從植物死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊和ㄟ^一系列復(fù)雜的演變過程，這個過程稱為成煤作用。15.16.從泥炭到褐煤的變化過程是成巖作用，從褐煤到煙煤、無煙煤的變化過程稱為變質(zhì)作用。23.從植物到煤經(jīng)歷了泥炭化作用、煤化作用、成巖作用和變質(zhì)作用四個成煤作用過程，簡述從植物到無煙煤的變化及這四個過程的關(guān)系。26.宏觀煤巖成分有鏡煤、亮煤、暗煤和絲炭27.宏觀煤巖類型有光亮煤、半光亮煤、半暗煤和暗淡煤33.鏡質(zhì)組反射率可以作為表征rank的科學(xué)指標因素：1）V為煤中含量最多的代表性顯微組分；2）V的反射率隨rank線性變化；3）用鏡質(zhì)組反射率表征煤化度，可以避免煤巖組成異常時，揮發(fā)分、碳含量等綜合煤樣平均性質(zhì)錯誤表征煤化度的也許。34.煤巖學(xué)應(yīng)用涉及：煤田地質(zhì)、可選性研究、煤分類、煤質(zhì)評價37.煤分子上的官能團重要是：含氧官能團，如：羥基(–OH)；羧基(–COOH)；羰基(>C=O)；甲氧基(–OCH3)；氧醚等。煤中含氧官能團隨煤化限度提高而減少。其中甲氧基消失得最快，在年老褐煤中就幾乎不存在了；另一方面是羧基，到中檔煤化限度的煙煤時，羧基已基本消失；羥基和羰基在整個煙煤階段都存在，甚至在無煙煤階段尚有發(fā)現(xiàn)。含硫官能團，如：硫醇（–SH）；硫醚（R–S–R￠）；二硫化物（–S–S–）;噻吩等；含氮官能團，如：吡啶、喹啉的衍生物；胺基（–NH2）、亞氨基、腈基和五元雜環(huán)等40.煤化限度對煤結(jié)構(gòu)的影響：（1）低煤化限度的煤具有較多非芳香結(jié)構(gòu)和含氧基團，芳香核的環(huán)數(shù)較少。除化學(xué)交聯(lián)鍵外，分子內(nèi)和分子間的氫鍵力對煤的性質(zhì)也有較大的影響。（2）由于年輕煤的規(guī)則部分小，側(cè)鏈長而多，官能團也多，因此形成比較疏松的空間結(jié)構(gòu)，具有較大的孔隙率和較高的比表面積。（3）中檔煤化限度的煤（肥煤和焦煤）含氧官能團和烷基側(cè)鏈少，芳核有所增大，結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵減少，使煤的結(jié)構(gòu)較為致密，孔隙率低，故煤的物化性質(zhì)和工藝性質(zhì)在此處發(fā)生轉(zhuǎn)折，出現(xiàn)極大值或極小值。（4）年老煤的縮合環(huán)顯著增大，大分子排列的有序化增強，形成大量的類似石墨結(jié)構(gòu)的芳香層片，同時由于有序化增強，使得芳香層片排列得更加緊密，產(chǎn)生了收縮應(yīng)力，以致形成了新的裂隙。這是無煙煤階段孔隙率和比表面積增大的重要因素。41.煤化學(xué)是從化學(xué)的角度研究煤的化學(xué)及元素組成、工藝性質(zhì)和分類及合理應(yīng)用的邊沿學(xué)科。42.煤的工業(yè)分析:水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳四個項目煤質(zhì)分析的總稱。43.煤的元素分析:碳、氫、氧、氮、硫五個項目煤質(zhì)分析的總稱。44.煤的工藝性質(zhì)：粘結(jié)性和結(jié)焦性、發(fā)熱量、化學(xué)反映性、熱穩(wěn)定性、透光率、機械強度和可選性等45.各煤質(zhì)分析項目的結(jié)果都是用一定的符號表達。通常是由煤質(zhì)分析項目的符號、分析項目存在狀態(tài)或操作條件的符號、分析項目基準的符號這三類符號構(gòu)成了煤質(zhì)分析結(jié)果的表達符號46.47.常用基準的含義及使用意義。①收到基（ar）：是以收到狀態(tài)的煤樣為基準（包含了煤的所有組分）。用于銷售煤，物料平衡、熱平衡及熱效率計算。②空氣干燥基（ad）：是以與空氣濕度達成平衡狀態(tài)的煤樣為基準（不包含煤的外在水分）。多用于實驗室煤質(zhì)分析項目測定的基礎(chǔ)。③干燥基（d）：是以假想無水狀態(tài)的煤樣為基準（不包含煤的外在水分和內(nèi)在水分）。重要用于比較煤的質(zhì)量，用于表達煤的灰分、硫分、磷分、發(fā)熱量等。④干燥無灰基（daf）：是以假想無水無灰狀態(tài)的煤樣為基準（不包含煤的外在水分和內(nèi)在水分及灰分）。重要用于了解和研究煤的有機質(zhì)。⑤干燥無礦物質(zhì)基（dmmf）：是以假想無水無礦物質(zhì)狀態(tài)的煤樣為基準（不包含煤的外在水分和內(nèi)在水分及礦物質(zhì)）。重要用于高硫煤的有機質(zhì)研究。⑥恒濕無灰基（maf）：恒濕狀態(tài)（溫度20℃、空氣濕度96%）和假想無灰狀態(tài)下的煤樣分析基準。重要用于表達煤的發(fā)熱量（作為煤工業(yè)分類指標）。⑦49.煤中水分的來源與分類:煤的水分有內(nèi)在水分和外在水分兩種。吸附在煤顆粒內(nèi)部的毛細孔中的水稱為內(nèi)在水分；附著在煤顆粒表面上的水稱為外在水分。煤中水分按結(jié)合狀態(tài)分為游離水和化合水51.煤中水分對煤運用的影響：一般來說，水分是煤中的有害成分，對煤的工業(yè)運用是不利的；但水分對煤的工業(yè)運用也有好的一方面。1.水分對煤工業(yè)運用的危害：（1）在煤的運送中，增長了無效運送量和運送成本；（2）燃燒時，減少了煤的發(fā)熱量；（3）貯存時，使煤易碎裂、加速煤的氧化和自燃，在冬季使煤裝卸困難；FeS2+H2O+O2→FeSO4+H2SO4+Q（4）煉焦時，延長煉焦時間，并使焦爐的使用壽命縮短；（5）機械加工中，水分高的煤難于破碎和篩分，不僅減少生產(chǎn)效率，還也許損壞設(shè)備。2.水分對煤工業(yè)運用的益處：（1）在燃燒粉煤時，煤中具有適量的水分，可以防止粉煤的散失，并適當改善爐膛的輻射能；（2）水分可作為加氫液化和氣化的供氫體。52.煤的灰分不是煤中固有的成分，而是煤中的礦物質(zhì)在煤燃燒時通過失水、分解、氧化、化合等變化而產(chǎn)生的固態(tài)混合物，因此，嚴格地講不能叫“煤中的灰分”，而應(yīng)叫“煤的灰分產(chǎn)率”。54.煤的灰分對煤運用的影響一般來說，礦物質(zhì)或灰分是煤的有害成分，灰分越高，煤質(zhì)越差?；曳挚蓽p少煤的發(fā)熱量、增長運送成本、增多余渣量、減少焦炭的質(zhì)量和焦爐的生產(chǎn)效率、加速煤的風(fēng)化和自燃等。煤灰渣也可用作為一種資源開發(fā)運用，如用作建材原料和從煤灰中提取聚合鋁、氯化鋁、稀有分散元素等。55.59.煤的元素分析是測定碳、氫、氧、氮、硫五種元素的含量的過程。通常，只對碳、氫、氮、硫四種元素進行測定，氧含量則采用減差法求得。煤元素分析時用空氣干燥基（ad）煤樣測定，但結(jié)果常用干燥無灰基（daf）或干燥基（d）表達。60.煤中硫的分類:煤中有機硫和無機硫的62.煤的恒容高位發(fā)熱量是煤樣在氧彈內(nèi)燃燒時產(chǎn)生的熱量減去硫酸和硝酸生成熱后的熱量。計算公式如下：式中：95—硫酸生成熱校正系數(shù)，它是煤中每l％(0.01g)的硫生成硫酸的生成熱和硫酸溶于水的溶解熱之和，J；Sb,ad—彈筒洗液中測得的硫，％（當煤中St,d≤4％和Qb,ad＞14.60MJ/kg時，可用St,ad代替Sb,ad）；α—硝酸生成熱校正系數(shù)（當Qb,ad≤16.70MJ/kg時，α取值為0.0010；當16.70MJ/kg＜Qb,ad≤25.10MJ/kg時，α取值為0.0012；當Qb,ad＞25.10MJ/kg時，65.煤中硫?qū)γ杭庸み\用的危害：在燃燒和氣化時，煤中的硫轉(zhuǎn)變成的二氧化硫、硫化氫，既腐蝕設(shè)備又污染環(huán)境，還使催化劑中毒，影響生產(chǎn)正常進行和產(chǎn)品質(zhì)量。用于煉焦時，其中70％～80％的硫轉(zhuǎn)入焦炭，焦炭用于冶金，使煉出的生鐵含硫較多而具有熱脆性，不僅使生鐵的質(zhì)量差，并且還使高爐的生產(chǎn)能力下降并嚴重腐蝕設(shè)備。因此，規(guī)定煉焦用煤的硫分應(yīng)小于l.0％。在煤的儲存時，煤中的FeS2能促進煤的氧化和自燃等。煤中的硫含量越多，煤的質(zhì)量越差，對煤加工運用帶來的危害也越大。65.煤的物理性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)涉及哪些？煤的密度、煤的機械性質(zhì)、煤的熱性質(zhì)、煤的電性質(zhì)、煤的光學(xué)性質(zhì)、煤的潤濕性、煤的孔隙率和比表面積殼質(zhì)組鏡質(zhì)組惰質(zhì)組66.真密度的概念殼質(zhì)組鏡質(zhì)組惰質(zhì)組67.右圖為煤的不同煤巖組分隨煤化限度的變化曲線，試進行解釋：71.煤的硬度：刻劃硬度，顯微硬度72.解釋如圖所示煤的顯微硬度隨煤化度的變化曲線。74.煤的熱穩(wěn)定性的概念：煤的熱穩(wěn)定性是塊煤在高溫下保持本來粒度的能力，用TS表達。75.煤的透光率：是指煤樣在100℃的稀硝酸溶液中解決90min，所得有色溶液對一定波長（475nm）的光的透過率。有色溶液透光率的測定有分光光度計法和目視比色法兩種。分光光度計法因其重現(xiàn)性差，一般用得不多，我國國家標準采用目視比色法測定有色溶液的透光率，用PM76.煤的氧化是在一定條件下，氧化劑氧化了煤分子，使結(jié)構(gòu)從復(fù)雜到簡樸的轉(zhuǎn)化過程。氧化的溫度越高、氧化劑越強、氧化的時間越長，氧化產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)就越簡樸，從結(jié)構(gòu)復(fù)雜的腐植酸到較簡樸的苯羧酸，直至最后被完全氧化為二氧化碳和水。77.78.煤風(fēng)化后的變化：化學(xué)組成的變化：碳元素和氫元素含量下降，氧含量增長，腐植酸含量增長；物理性質(zhì)的變化：光澤暗淡，機械強度下降、硬度下降，疏松易碎，表面積增長；強度和硬度減少，吸濕性增大；工藝性質(zhì)的變化：干餾時的焦油產(chǎn)率下降、發(fā)熱量減少，粘結(jié)性煤的粘結(jié)性下降甚至消失，對水的潤濕性增大使煤的可浮性變差，精煤脫水困難?；瘜W(xué)性質(zhì)變化：風(fēng)化煤含再生腐植酸，發(fā)熱量減少，著火點下降81.煤的萃取分類：根據(jù)溶劑種類、萃取溫度和壓力條件等的不同，煤的溶劑萃取可分為以下5類：(1)普通萃?。河玫头肿悠胀ㄓ袡C溶劑苯、氯仿、乙醇等進行低溫萃取。萃取物較少，不是煤的代表性結(jié)構(gòu)部分。(2)特定萃取：采用品有電子給予體性質(zhì)的親核性溶劑，如吡啶類，酚類和胺類等，在200℃以下對煤進行萃取，萃取率可達20-40%，甚至50%。萃取物基本無結(jié)構(gòu)變化，對煤的結(jié)構(gòu)研究較重要。(3)熱解萃?。阂远喹h(huán)芳烴菲、蒽、喹啉或焦油餾分等，在300℃以上對煤進行萃取，由于經(jīng)常伴有熱解反映。故稱熱解萃取。萃取率一般在60%以上，少數(shù)甚至高達80%。溶劑分解液化法即由此而來。(4)超臨界萃?。阂约妆?、二甲苯、異丙醇或水為溶劑，在超過溶劑氣-液臨界溫度下進行萃取。溫度一般在400℃以上，萃取率可達30%?，F(xiàn)在，超臨界萃取已經(jīng)發(fā)展為溶劑分解液化法。(5)加氫液化82.83.煤的熱解過程大體可分為三個階段：⑴第一階段：室溫︿活潑分解溫度Td（300~350℃）。這一階段重要是煤的干燥脫吸階段；⑵第二階段：（Td︿550-600℃）。特性是活潑分解；⑶第三階段：（溫度范圍為600~84.影響煤熱解的因素：煤化限度，煤巖組成；粒度；加熱條件；壓力；其他因素85.膠質(zhì)體的來源：①煤熱解時結(jié)構(gòu)單元之間結(jié)合比較薄弱的橋鍵斷裂，生成自由基，其中一部分相對分子質(zhì)量不太大、含氫較多，使自由基穩(wěn)定化，形成液態(tài)產(chǎn)物。②在熱解時，結(jié)構(gòu)單元上的脂肪側(cè)鏈脫落，大部分揮發(fā)逸出，少部分參與縮聚反映形成液態(tài)產(chǎn)物。③煤中原有的低分子化合物受熱熔融變?yōu)橐簯B(tài)。④殘留固體部分在液態(tài)產(chǎn)物中部分溶解和膠溶。87.88.煤在隔絕空氣的條件下加熱時，在不同溫度下發(fā)生一系列物理變化和化學(xué)反映的復(fù)雜過程稱為煤的熱解（熱分解或干餾）89.煤的粘結(jié)性是指煤在干餾時粘結(jié)自身或外加惰性物質(zhì)的能力；煤的結(jié)焦性是指煤經(jīng)干餾結(jié)成焦炭的性能。91.熱解機理解釋：煤化工的重要過程之一。指煤在隔絕空氣條件下加熱、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤氣等產(chǎn)物的過程。按加熱終溫的不同,可分為三種：900～1100℃為高溫干餾，即焦化；700～900℃為中溫干餾；500～93.膠質(zhì)層最大厚度的優(yōu)缺陷：以膠質(zhì)層最大厚度作為粘結(jié)性的指標，測定方法簡樸，重現(xiàn)性好，對中檔粘結(jié)性煤的區(qū)分能力強。多種煤的Y值具有加和性，這是其它粘結(jié)性指標所不具有的。缺陷是Y值只能反映膠質(zhì)體的數(shù)量而不能反映膠質(zhì)體的質(zhì)量。94.羅加指數(shù)法是波蘭煤化學(xué)家羅加提出的一種測定煙煤粘結(jié)無煙煤能力的方法。101.102.煤的低溫干餾是指煤在隔絕空氣的條件下加熱，最終溫度不超過600℃103.煤的結(jié)渣性在氣化和燃燒過程中，煤中灰分在高溫下會熔融而結(jié)成渣，給爐子的正常操作帶來不同限度的影響104.105.煤工業(yè)分類重要目的是有助于煤炭資源的合理開發(fā)、運用和滿足用戶的生產(chǎn)規(guī)定。其意義是指導(dǎo)煤炭