2025年煤化學試題及答案一、單項選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個正確答案，請將正確選項字母填在括號內(nèi)）1.煤的工業(yè)分析中，測定揮發(fā)分所用的標準坩堝蓋應(yīng)留有的縫隙寬度為（）。A.0.1mmB.0.5mmC.1.0mmD.2.0mm答案：B解析：GB/T212—2008規(guī)定，揮發(fā)分坩堝蓋與坩堝口之間應(yīng)留有0.5mm左右的縫隙，以保證揮發(fā)物逸出同時防止空氣進入導(dǎo)致氧化。2.下列煤巖顯微組分中，反射率最高的是（）。A.鏡質(zhì)組B.殼質(zhì)組C.惰質(zhì)組D.黏結(jié)組答案：C解析：惰質(zhì)組在煤化過程中結(jié)構(gòu)縮聚度高，芳香層片排列緊密，故反射率最高，通常用于煤級判定。3.煤加氫液化過程中，抑制自由基縮聚最有效的溶劑供氫體是（）。A.苯B.十氫萘C.喹啉D.四氫萘答案：D解析：四氫萘的α位氫活性高，可在400℃左右均裂生成H·，及時封閉煤熱解自由基，防止縮聚成焦。4.氣流床氣化爐中，決定爐膛最高溫度的關(guān)鍵參數(shù)是（）。A.氧煤比B.汽氧比C.煤漿濃度D.出爐煤氣溫度答案：A解析：氧煤比直接決定燃燒份額，氧越高絕熱火焰溫度越高，故為最高溫度主控因素。5.煤的鏡質(zhì)組最大反射率Ro,max為1.20%時，按中國煤分類（GB/T5751—2009）應(yīng)劃歸（）。A.氣煤B.肥煤C.焦煤D.瘦煤答案：B解析：Ro,max1.20%落在肥煤區(qū)間（1.0%～1.5%），具有中等黏結(jié)性和揮發(fā)分。6.下列關(guān)于煤焦油常壓蒸餾切割溫度的描述，正確的是（）。A.酚油170～210℃B.萘油210～230℃C.洗油230～300℃D.蒽油300～360℃答案：D解析：行業(yè)標準YB/T5075—2010規(guī)定蒽油餾分為300～360℃，其余選項區(qū)間錯位。7.煤的哈氏可磨性指數(shù)HGI從50提高到80，則磨煤功耗（）。A.增加約30%B.降低約30%C.增加約60%D.降低約60%答案：D解析：經(jīng)驗公式W∝(100/HGI)^0.7，HGI50→80，功耗比為(100/50)^0.7/(100/80)^0.7≈0.4，即降低60%。8.Shell氣化爐采用廢鍋流程時，合成氣離開輻射鍋爐的溫度一般控制在（）。A.350℃B.450℃C.550℃D.650℃答案：B解析：輻射鍋爐出口450℃可保證熔渣固化不堵渣口，同時回收高位熱能。9.煤的固定碳計算公式FCad=100?(Mad+Aad+Vad)中，Mad代表（）。A.空氣干燥基水分B.收到基水分C.干燥無灰基水分D.干燥基水分答案：A解析：ad腳標為airdriedbasis，即空氣干燥基。10.煤直接液化油提質(zhì)加氫，第一段加氫反應(yīng)器通常采用（）。A.沸騰床B.漿態(tài)床C.固定床D.移動床答案：C解析：第一段為輕度加氫脫雜，固定床催化劑磨損小、操作穩(wěn)定，適合處理液化粗油。11.煤制天然氣甲烷化主反應(yīng)CO+3H2→CH4+H2O的ΔH?298K為（）kJ·mol?1。A.?206B.?165C.?41D.+41答案：A解析：標準生成焓計算得ΔH?=?74?(?110)?0=?206kJ·mol?1。12.煤的孔隙率測定常用介質(zhì)氦，其原因是氦（）。A.化學吸附強B.分子直徑小C.價格低廉D.放射性強答案：B解析：氦分子直徑0.26nm，可進入煤微孔，避免吸附誤差，提高精度。13.焦爐炭化室爐墻硅磚真密度一般為（）g·cm?3。A.2.10B.2.33C.2.50D.2.65答案：B解析：優(yōu)質(zhì)硅磚真密度2.33g·cm?3，對應(yīng)鱗石英含量高，抗熱震性好。14.煤的低溫氧化自熱階段，溫度臨界值一般為（）℃。A.50～70B.70～90C.90～110D.110～130答案：A解析：煤堆自熱實驗表明，50～70℃為緩慢氧化向加速氧化轉(zhuǎn)折區(qū)，需重點監(jiān)控。15.氣流床氣化飛灰殘?zhí)剂扛?，最?jīng)濟有效的再循環(huán)方式是（）。A.直接回爐B.制磚C.鍋爐摻燒D.水泥窯協(xié)同答案：C解析：飛灰殘?zhí)?0%～30%，熱值高，送鍋爐摻燒可替代部分燃料，實現(xiàn)能量閉環(huán)。16.煤的鏡質(zhì)組熒光性隨煤級升高而（）。A.增強B.減弱C.先增后減D.不變答案：B解析：煤級升高縮聚度增大，共軛π鍵擴展，熒光強度指數(shù)Q值單調(diào)下降。17.煤焦油中占比最大的稠環(huán)芳烴是（）。A.菲B.熒蒽C.芘D.蒽答案：A解析：菲在三環(huán)芳烴中熱力學穩(wěn)定，焦油含量可達4%～6%，高于其他選項。18.煤的格金干餾試驗中，測定焦型用標準焦型序號為1～9，其中5型對應(yīng)（）。A.粉狀B.弱膨脹C.中等膨脹D.強膨脹答案：C解析：格金焦型5為中等膨脹，輪廓高度11～15mm，與坩堝壁局部接觸。19.煤制烯烴（MTO）反應(yīng)中，甲醇轉(zhuǎn)化率99%時，乙烯+丙烯選擇性最高可達（）。A.60%B.70%C.80%D.90%答案：C解析：SAPO34分子篩催化劑優(yōu)化后，雙烯選擇性80%左右，副產(chǎn)10%丁烯+烷烴。20.煤的潤濕熱測定常用正丁醇，其優(yōu)點是（）。A.極性大B.黏度低C.表面張力與煤接近D.與煤發(fā)生氫鍵答案：C解析：正丁醇表面張力25mN·m?1，與煤表面匹配，可快速潤濕，放熱量與煤極性關(guān)聯(lián)度高。二、多項選擇題（每題2分，共20分。每題至少有兩個正確答案，多選少選均不得分）21.下列屬于煤的固有礦物質(zhì)的是（）。A.石英B.高嶺石C.方解石D.黃鐵礦E.石膏答案：ABCD解析：石膏為風化或采后次生，其余為原始成煤植物沉積礦物。22.提高水煤漿濃度的技術(shù)措施包括（）。A.級配研磨B.添加萘系分散劑C.升高溫度D.降低pHE.引入5%石油焦答案：ABC解析：級配與分散劑降低黏度，升溫減水；pH過低增加黏度，石油焦疏水不利。23.煤的溶劑萃取分級中，常用溶劑匹配正確的是（）。A.丙酮—極性組分B.吡啶—雜原子組分C.CS2—非極性芳烴D.甲醇—脂肪鏈E.四氫呋喃—大分子網(wǎng)絡(luò)答案：ABC解析：甲醇萃取極性小分子，THF可溶中等分子，大分子網(wǎng)絡(luò)不溶。24.下列關(guān)于氣流床氣化爐耐火襯里的說法正確的是（）。A.熱面鉻鋁磚耐渣蝕B.背層保溫磚導(dǎo)熱系數(shù)低于0.3W·m?1·K?1C.爐膛溫度越高襯里壽命越長D.掛渣層可保護襯里E.水冷壁可替代耐火磚答案：ABDE解析：溫度過高襯里蝕損加劇，掛渣層隔離熔渣，水冷壁以渣抗渣。25.煤焦油加氫裂化催化劑失活原因包括（）。A.金屬Ni+V沉積B.稠環(huán)芳烴縮焦C.硫中毒D.水熱燒結(jié)E.氮化物堵塞答案：ABDE解析：硫為可逆中毒，金屬堵塞孔道、結(jié)焦與燒結(jié)為主因。26.煤的介電常數(shù)隨下列因素升高而增大的有（）。A.水分B.灰分C.溫度D.頻率E.煤級答案：AC解析：水分極化強，溫度升高偶極轉(zhuǎn)向加快；灰分、頻率、煤級升高常數(shù)下降。27.下列屬于煤制天然氣甲烷化副反應(yīng)的是（）。A.CO歧化B.水氣變換C.積炭D.甲醇合成E.氨合成答案：ABC解析：CO+2H2→C+H2O、CO+H2O→CO2+H2、2CO→C+CO2均為副反應(yīng)。28.煤的氧化風化導(dǎo)致（）。A.發(fā)熱量下降B.黏結(jié)性降低C.燃點升高D.哈氏可磨性升高E.孔隙率下降答案：ABC解析：氧化生成羧基堵塞孔隙，可磨性降低，孔隙率先升后降。29.煤液化殘渣的利用途徑包括（）。A.氣化制氫B.燃燒發(fā)電C.道路瀝青改性D.制備活性炭E.直接填埋答案：ABCD解析：殘渣熱值25MJ·kg?1，可氣化或燃燒；高碳適合制活性炭，填埋浪費。30.下列關(guān)于煤的微波熱解說法正確的是（）。A.升溫速率可達1000℃·min?1B.介電損耗因子越大升溫越快C.微波穿透深度與頻率成正比D.二次反應(yīng)減少E.半焦孔隙更發(fā)達答案：ABDE解析：穿透深度與頻率成反比，高頻衰減快；微波體相加熱抑制溫度梯度。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）31.煤的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf恒高于空氣干燥基揮發(fā)分Vad。（）答案：×解析：Vdaf已排除灰分，但Vad含水分校正，高灰煤可能出現(xiàn)Vad>Vdaf假象。32.煤的Roga指數(shù)越大，表示結(jié)渣性越強。（）答案：×解析：Roga表征黏結(jié)性，結(jié)渣性用灰熔點或酸堿比判定。33.煤的CO2氣化反應(yīng)C+CO2→2CO為放熱反應(yīng)。（）答案：×解析：該反應(yīng)ΔH=+172kJ·mol?1，強吸熱，為氣化爐熱量平衡核心。34.煤的低溫氮吸附法測定比表面積，相對壓力p/p0范圍0.05～0.35適用BET方程。（）答案：√解析：BET理論適用區(qū)間0.05～0.35，過高發(fā)生毛細凝聚，過低吸附量低。35.煤的哈氏可磨性指數(shù)與灰分含量呈正相關(guān)。（）答案：×解析：灰分硬度高，HGI隨灰分升高而降低。36.煤的介電常數(shù)可用于預(yù)測自燃傾向。（）答案：√解析：介電常數(shù)與水分、極性官能團正相關(guān)，可間接反映氧化活性。37.煤焦油中酚類化合物可用NaOH溶液抽提分離。（）答案：√解析：酚羥基與NaOH成鹽進入水相，實現(xiàn)油水分離。38.煤的格金焦型8表示弱黏結(jié)。（）答案：×解析：8型為強膨脹，焦塊高度>21mm，占滿坩堝。39.煤的微波脫硫主要利用微波選擇性加熱黃鐵礦。（）答案：√解析：黃鐵礦介電損耗高，局部高溫引發(fā)熱壓裂解，促進硫脫除。40.煤制烯烴MTO工藝，甲醇進料空速升高，乙烯選擇性一定提高。（）答案：×解析：空速過高接觸時間短，甲醇未完全轉(zhuǎn)化，副產(chǎn)二甲醚增加，乙烯選擇性下降。四、填空題（每空1分，共20分）41.煤的工業(yè)分析中，揮發(fā)分測定升溫程序：爐溫預(yù)先升至（900±10）℃，放入樣品后要求爐溫在（3）min內(nèi)恢復(fù)至規(guī)定溫度。42.煤的鏡質(zhì)組最大反射率1.70%對應(yīng)煤級為（焦煤）階段，其碳含量daf約為（87）%。43.水煤漿氣化爐中，褐煤水煤漿濃度一般低于（55）%，需添加（穩(wěn)定劑）防止硬沉淀。44.煤的CO2氣化反應(yīng)本征活化能約為（220）kJ·mol?1，高于水蒸氣氣化（130～160）kJ·mol?1。45.煤焦油蒸餾切取360℃以上餾分稱為（瀝青），其軟化點環(huán)球法一般為（75～90）℃。46.煤直接液化典型工藝條件：溫度（450）℃，氫壓（19）MPa，空速（0.5）t·m?3·h?1。47.煤的潤濕熱Q與氧碳原子比O/C呈（正）相關(guān)，經(jīng)驗公式Q(kJ·kg?1)=（4.2×103×O/C+0.5×103）。48.煤的介電常數(shù)測試頻率1MHz時，功率損耗角正切tanδ與（電導(dǎo)率）和（介電損耗因子）成正比。49.煤制天然氣甲烷化催化劑Ni/Al2O3的Ni負載量一般為（15～25）%，助劑MgO作用為（抑制燒結(jié)）。50.煤的氧化自熱動力學三因子：活化能E、（指前因子A）、（反應(yīng)級數(shù)n）。五、簡答題（每題6分，共30分）51.簡述氣流床氣化爐與熔聚床氣化爐在飛灰形成機制上的差異。答案：氣流床采用微米級煤粉，高溫1400～1600℃下顆粒表面熔融，灰分快速熔聚成球，隨氣流夾帶形成飛灰，殘?zhí)及谌墼鼉?nèi)部；熔聚床溫度950～1100℃，灰分未達到全熔，通過選擇性團聚劑（如石灰）使灰粒團聚成1～3mm球，爐內(nèi)分離，飛灰量<5%，殘?zhí)?lt;3%。前者靠高溫熔融，后者靠低溫團聚，機制本質(zhì)不同。52.說明煤的溶劑萃取分級“丙酮—吡啶—CS2”順序的科學依據(jù)。答案：溶劑極性參數(shù)ET(30)丙酮42.2、吡啶40.2、CS232.6，按極性遞減順序萃取，可逐步剝離煤中不同作用力組分：丙酮斷開氫鍵萃取含氧小分子；吡啶破壞ππ堆積萃取芳烴多聚體；CS2溶解非極性稠環(huán)芳烴。順序顛倒會導(dǎo)致極性溶劑先溶脹，堵塞微孔，后續(xù)溶劑無法滲透，造成分級失敗。53.煤焦油加氫裂化為何采用“保護劑+主催化劑+后處理劑”三段裝填？答案：保護劑（NiMo/Al2O3，大孔）脫金屬、烯烴飽和，防止主催化劑中毒；主催化劑（CoMo/Al2O3，中孔）加氫脫硫脫氮裂化稠環(huán)；后處理劑（NiW/Al2O3，微孔）深度脫芳烴飽和，提高油品穩(wěn)定性。三段孔徑遞減、活性遞增，實現(xiàn)雜質(zhì)梯度脫除，延長整體壽命。54.概述煤的微波熱解與傳統(tǒng)電加熱熱解在產(chǎn)物分布上的主要差異。答案：微波熱解升溫速率>1000℃·min?1，揮發(fā)分瞬間逸出，二次裂解少，焦油產(chǎn)率提高8～12%，輕油中BTX含量翻倍；半焦孔隙率增加30%，比表面積>400m2·g?1；氣體中H2/CO比升高至1.5，CH4略降。傳統(tǒng)加熱溫度梯度大，二次反應(yīng)多，焦油重質(zhì)化，半焦致密。55.解釋煤的氧化風化導(dǎo)致黏結(jié)性下降的內(nèi)在化學機制。答案：風化氧化在煤表面引入羧基、酚羥基等含氧官能團，破壞原有芳烴共軛結(jié)構(gòu)；氧原子與芳環(huán)形成COC交聯(lián)，降低熱塑性；加熱時含氧基團分解生成CO2、H2O，消耗氫自由基，減少活性氫封閉自由基，導(dǎo)致膠質(zhì)體流動性下降，膨脹度減小，黏結(jié)性顯著降低。六、計算題（每題10分，共30分）56.某煙煤空氣干燥基水分Mad=2.5%，灰分Aad=10.2%，揮發(fā)分Vad=28.3%，求干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf。解：Vdaf=Vad×100/(100?Mad?Aad)=28.3×100/(100?2.5?10.2)=28.3×100/87.3=32.4%答案：32.4%解析：先扣除水分灰分，將揮發(fā)分基準換算至可燃基，便于煤級比較。57.一臺Shell氣化爐日投煤2000t（收到基，Car=55%，Har=3.5%，Oar=8%），氧煤比0.85m3(STP)·kg?1，求每日需純氧體積及出爐干煤氣量（假設(shè)碳轉(zhuǎn)化率99%，甲烷化忽略）。解：碳量：2000×103×0.55=1.1×106kg·d?1=9.167×107mol·d?1反應(yīng)：C+?O2→CO，需O29.167×107×0.5=4.583×107mol·d?1氧煤比給定：0.85×2000×103=1.7×106m3(STP)·d?1校核：1.7×106/22.4=7.59×107mol·d?1>4.583×107mol，過量氧用于H、S氧化，符合。干煤氣：碳99%轉(zhuǎn)CO，CO量9.167×107×0.99=9.075×107mol加N2來自空分、H2來自水氣變換，估算干煤氣總量≈3.2×106m3(STP)·d?1答案：純氧1.7×106m3(STP)·d?1，干煤氣約3.2×106m3(STP)·d?1解析：氧煤比直接乘投煤量得氧耗，碳平衡算CO，再綜合H、N估算總氣量。58.煤焦油加氫裝置進料100t·h?1，密度1.08g·cm?3，硫含量1.2%（質(zhì)量），要求產(chǎn)品硫<50mg·kg?1，催化劑空速0.8h?1，求所需催化劑體積及年失活率15%時的年補充量。解：體積流量：100/1.08=92.6m3·h?1催化劑體積：92.6/0.8=115.7m3年運行8000h，失活15%，補充量：115.7×0.15=17.4m3答案：催化劑體積115.7m3，年補充17.4m3解析：空速定義V=流量/空速，失活按體積比例補充，不考慮再生。七、綜合論述題（20分）59.結(jié)合煤的巖相組成、微晶結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性，論述低階煤（褐煤）與高階煤（無煙煤）在氣化、液化、燃燒三大轉(zhuǎn)化過程中的差異，并提出低階煤高效清潔利用的技術(shù)路線（要求給出具體工藝參數(shù)與流程簡圖要點）。答案：（1）巖相與結(jié)構(gòu)差異褐煤鏡質(zhì)組70%～80%，殼質(zhì)組10%～15%，惰質(zhì)組低；Ro,max0.3%～0.5%，微晶層片La1.5nm，Lc1.0nm，含氧官能團15%～20%，羧基占40%，孔隙率25%，比表面積200m2·g?1，水分30%～60%。無煙煤鏡質(zhì)組90%以上，Ro,max>2.5%，La>5nm，Lc>3nm，氧<2%，微孔為主，孔隙率5%，比表面積10m2·g?1。（2）氣化差異褐煤活性高，起始氣化溫度700℃，對CO2反應(yīng)性比無煙煤高20倍；但水分高，