2026年煤化学试题及答案

2026年煤化学试题及答案一、单项选择题（每题1分，共15分）1.煤的宏观煤岩成分中，光泽最亮、质地最均一、性能最脆的是（）。A.镜煤B.亮煤C.暗煤D.丝炭答案：A2.下列煤种中，变质程度最高的是（）。A.褐煤B.长焰煤C.无烟煤D.贫煤答案：C3.煤的工业分析中，测定煤中水分时，通常采用的干燥温度是（）。A.100-105℃B.105-110℃C.110-115℃D.115-120℃答案：B4.煤的发热量测定中，氧弹热量计测得的是（）。A.弹筒发热量B.恒容高位发热量C.恒容低位发热量D.恒压低位发热量答案：A5.煤的粘结性与结焦性评价中，罗加指数的测定条件中，焦化温度为（）。A.800℃B.850℃C.900℃D.950℃答案：B6.煤的有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，其中含量最高的元素是（）。A.碳B.氢C.氧D.氮答案：A7.下列指标中，不属于煤的塑性体性质测定指标的是（）。A.吉泽勒流动度B.奥阿膨胀度C.胶质层最大厚度D.哈氏可磨性指数答案：D8.煤在热解过程中，开始大量析出挥发分的温度区间大致是（）。A.300-400℃B.400-500℃C.500-600℃D.600-700℃答案：B9.在煤的化学结构模型中，认为煤的基本结构单元是缩合芳香环，周边连接有烷基侧链和含氧官能团，该模型是（）。A.两相模型B.高分子聚合物模型C.综合结构模型D.物理结构模型答案：C10.煤中硫的存在形态不包括（）。A.硫酸盐硫B.硫铁矿硫C.有机硫D.单质硫答案：D11.煤的液化过程中，直接液化通常在高温高压下进行，并需要加入（）。A.氧化剂B.催化剂和供氢溶剂C.惰性气体D.脱水剂答案：B12.评价煤灰熔融性的四个特征温度中，表示灰锥尖端开始变圆或弯曲时的温度是（）。A.变形温度（DT）B.软化温度（ST）C.半球温度（HT）D.流动温度（FT）答案：A13.下列煤阶顺序，按变质程度由低到高排列正确的是（）。A.气煤、肥煤、焦煤、瘦煤B.长焰煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤C.褐煤、烟煤、无烟煤D.肥煤、1/3焦煤、气肥煤、瘦煤答案：C14.煤的孔隙结构主要影响其（）。A.发热量B.机械强度C.吸附性和反应性D.灰熔点答案：C15.煤的镜质体反射率是表征煤化程度的重要指标，其测定主要基于（）。A.煤的导电性B.煤对光的反射能力C.煤的磁性D.煤的密度答案：B二、多项选择题（每题2分，共10分。多选、少选、错选均不得分）1.煤的工业分析包括测定以下哪些项目？（）A.水分（M）B.灰分（A）C.挥发分（V）D.固定碳（FC）E.硫分（St）答案：A,B,C,D2.影响煤氧化自燃的内在因素包括（）。A.煤的变质程度B.煤岩成分C.煤的孔隙率和比表面积D.煤中水分含量E.环境温度答案：A,B,C,D3.煤的气化方法按气化剂分类，主要包括（）。A.空气气化B.氧气（富氧）气化C.水蒸气气化D.氢气气化E.二氧化碳气化答案：A,B,C,D,E4.下列属于煤的物理性质的有（）。A.密度（真密度、视密度）B.硬度与可磨性C.热稳定性D.润湿性E.粘结性答案：A,B,C,D5.煤的焦化（高温干馏）主要产品包括（）。A.焦炭B.焦炉煤气C.煤焦油D.粗苯E.氨答案：A,B,C,D,E三、填空题（每空1分，共20分）1.煤是由古代植物遗体经过复杂的生物化学作用、物理化学作用以及______作用转变而成的固体可燃有机岩。答案：地球化学（或地质）2.根据成煤原始物质和聚积环境的不同，煤可分为腐植煤、______和腐泥腐植煤三大类。答案：腐泥煤3.煤的显微组分中，来源于高等植物木质纤维组织、是烟煤的主要成分的是______。答案：镜质组（或镜质体）4.煤中水分按其结合状态可分为______和内在水分。答案：外在水分5.煤的挥发分产率与煤的变质程度有密切关系，一般而言，随煤化程度加深，挥发分产率______。答案：降低（或减少）6.煤的灰分来源于成煤植物中的矿物质和成煤过程中混入的______。答案：外来矿物质7.煤的元素分析通常包括碳、氢、氧、______、硫五种元素。答案：氮8.煤的粘结性是指煤在隔绝空气干馏时，粘结其本身或外加惰性物质的能力；______是指煤在工业焦炉或模拟条件下结成优质焦炭的性能。答案：结焦性9.煤的发热量表示方法中，______是指煤在恒容条件下完全燃烧，燃烧产物中的水以液态存在时放出的热量。答案：恒容高位发热量10.煤的哈氏可磨性指数（HGI）越大，表示煤越______被磨碎。答案：容易11.煤的热解过程大致可分为干燥脱气阶段、______、二次脱气阶段和缩聚阶段。答案：活泼分解阶段（或热解一次反应阶段）12.煤的直接液化工艺中，关键的反应是煤大分子结构的______和加氢稳定。答案：热解（或裂解）13.煤的间接液化是先将煤气化制成合成气（CO+H₂），再以合成气为原料，在催化剂作用下合成______等液体燃料的工艺过程。答案：烃类（或油品）14.煤灰成分分析中，通常用______来表示煤灰的酸碱性，其值等于灰中酸性氧化物与碱性氧化物的质量比。答案：硅铝比（或硅酸比，常用SiO₂/Al₂O₃表示，但此处填“硅铝比”即可）15.评价煤炭品质的国际分类体系中，以______和坩埚膨胀序数为主要参数的分类体系应用广泛。答案：挥发分产率（干燥无灰基）16.煤的溶剂抽提中，常用的抽提溶剂有苯、______、吡啶等。答案：四氢呋喃（或氯仿、CS₂等，任填一种常见有机溶剂）17.煤的岩相分析中，______是区分不同煤化程度煤的重要光学参数。答案：镜质体反射率（Rₒ,max）18.煤中硫在燃烧后生成的______是造成大气污染和酸雨的主要原因之一。答案：二氧化硫（SO₂）19.煤的成堆氧化自燃过程一般分为潜伏期、自热期和______。答案：燃烧期20.煤的焦化过程中，焦炭的最终成熟温度一般在______℃左右。答案：950-1050（填“1000”左右亦可）四、判断题（每题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）1.煤的镜质组反射率随煤化程度的增加而降低。（）答案：×2.煤的工业分析基准中，收到基（ar）是以收到状态的煤为基准，包含了全水分。（）答案：√3.煤的挥发分并不是煤中固有的物质，而是在特定条件下热解产生的气体和液体产物的总和。（）答案：√4.煤的胶质层最大厚度Y值越大，表明煤的粘结性越差。（）答案：×5.无烟煤是变质程度最高的煤种，其挥发分产率最低，但氢含量最高。（）答案：×6.煤的比表面积越大，其吸附能力和反应活性通常也越强。（）答案：√7.煤的灰熔点越低，在气化或燃烧过程中越容易结渣。（）答案：√8.煤的液化只能在高温高压下进行，常温常压下无法实现。（）答案：√（注：指工业规模的直接液化）9.煤焦油是煤在高温干馏时得到的黑色粘稠液体，是多种芳香族化合物的复杂混合物。（）答案：√10.煤的风化作用与氧化自燃本质上是相同的，只是程度不同。（）答案：√五、名词解释题（每题3分，共15分）1.煤化作用答案：指泥炭或年轻褐煤在温度、压力、时间等地壳应力作用下，其物理性质和化学组成发生一系列不可逆变化，向褐煤、烟煤、无烟煤转变的过程。包括成岩作用和变质作用两个阶段。2.恒容低位发热量（Qnet,v）答案：指煤在恒容条件下完全燃烧，燃烧产物中的水以气态（20℃）存在时放出的热量。它是实际燃烧装置中能够有效利用的热量基准，扣除了煤中水分和氢燃烧生成水的汽化潜热。3.吉泽勒流动度（MF）答案：是表征煤在塑性阶段流动性的一种指标。在特定条件下加热煤样，通过记录其最大流动度（以刻度/分钟或ddpm表示）来评价煤的塑性行为。流动度越大，表明煤在热解过程中的流动性越好。4.煤的加氢液化答案：指煤在高温（400-470℃）、高压（10-30MPa）和氢气以及催化剂、供氢溶剂存在的条件下，进行热解、加氢、裂解等反应，使煤的大分子结构断裂，转化为液体燃料（油品）和少量气体的过程。是煤直接液化的主要途径。5.气化强度答案：指气化炉单位横截面积（或单位容积）在单位时间内气化原料煤的量，通常以kg/(m²·h)或t/(m²·d)表示。它是衡量气化炉生产能力的重要指标。六、简答题（每题5分，共30分）1.简述煤的工业分析与元素分析的联系与区别。答案：联系：两者都是评价煤质的基本方法，工业分析是元素分析的基础，工业分析数据可用于估算元素组成，两者共同构成煤质评价的核心内容。区别：①分析内容不同：工业分析测定水分、灰分、挥发分和固定碳，主要反映煤在加热过程中的行为及不可燃矿物质的含量；元素分析测定碳、氢、氧、氮、硫五种元素的含量，反映煤的化学组成。②目的不同：工业分析主要用于工艺过程控制、燃烧计算初步评价；元素分析主要用于理论研究和精确的燃烧、气化、液化等计算。③基准换算关系密切，但提供的信息维度不同。2.影响煤粘结性与结焦性的主要因素有哪些？答案：①煤化程度：中等变质程度的烟煤（如肥煤、焦煤）粘结性、结焦性最好。②煤岩组成：镜质组是活性组分，提供粘结物质；惰质组（丝质体）是惰性组分，不粘结；壳质组在中等煤化度煤中也是活性组分，但含量少。③氧化程度：煤被氧化后，含氧官能团增加，热解时胶质体产率减少，性质变差，粘结性被破坏。④灰分成分与含量：灰分（特别是高熔点灰分）作为惰性物质，会稀释胶质体，一般灰分增高，粘结性变差。⑤成煤环境与还原程度：还原程度强的煤通常粘结性较好。3.简述煤的热解过程及其主要产物。答案：煤的热解（干馏）是指煤在隔绝空气条件下加热时发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程。主要阶段及产物：①干燥脱气阶段（<350℃）：脱除煤中吸附的气体、水分及少量CO₂、CO等，物理变化为主。②活泼分解阶段（350-550℃或600℃）：煤大分子剧烈热解，生成大量初次热解产物（焦油蒸气、煤气、热解水）和塑性胶质体（对于粘结性煤）。③二次脱气阶段（550-800℃）：半焦进一步热分解，析出以H₂为主的气体，焦油析出基本停止，半焦收缩、变硬。④缩聚阶段（>800℃）：半焦向焦炭转化，继续析出少量气体，芳香结构缩聚增大，有序化增强。最终固体产物为焦炭（或半焦、高温焦炭），气体产物为焦炉煤气（主要含H₂、CH₄、CO等），液体产物为煤焦油和热解水。4.什么是煤灰的熔融性（灰熔点）？其四个特征温度的含义是什么？答案：煤灰的熔融性是指煤灰在高温下从固态向液态转化时的特性，通常用灰锥在加热过程中的形态变化来测定。四个特征温度为：①变形温度（DT）：灰锥尖端开始变圆或弯曲时的温度。②软化温度（ST）：灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形时的温度。③半球温度（HT）：灰锥形变至近似半球形，即高度约等于底长一半时的温度。④流动温度（FT）：灰锥完全熔化展开成高度小于1.5mm的薄层时的温度。ST和FT在工业上应用最广，ST通常作为判断是否结渣的界限温度。5.简述煤间接液化的基本原理（费托合成）及其主要产品。答案：基本原理：煤先经过气化制成以CO和H₂为主要成分的合成气，合成气经净化调整H₂/CO比后，在催化剂（主要是铁系、钴系）作用下，发生费托合成反应，生成以直链烷烃、烯烃为主的混合烃类，以及含氧化合物。主要反应通式为：nCO+2nH₂→(CH₂)n+nH₂O。主要产品：取决于催化剂和工艺条件，可生产汽油、柴油、煤油等液体运输燃料，以及石蜡、润滑油基础油、烯烃等化学品。产品特点是硫、氮等杂质含量极低，但产物分布宽，需要后续加工精制。6.列举三种预防煤堆自燃的主要技术措施。答案：①压实与减少孔隙：将煤堆压实，减少煤堆内部的空气通道和氧气接触面积。②监测温度：在煤堆中埋设测温元件，定期监测煤堆内部温度变化，发现异常升温及时处理。③惰化处理：向煤堆中通入氮气、二氧化碳等惰性气体，降低煤堆内部氧气浓度。④分层堆放与及时周转：避免煤堆长期堆放，采取“先进先出”原则，减少存储时间。⑤设置通风孔与散热：对于易自燃煤，可设置通风道或定期翻堆以散发积热。⑥喷洒阻化剂：在煤堆表面喷洒CaCl₂、MgCl₂等盐水溶液，抑制煤的氧化。七、计算题（每题8分，共16分）1.已知某烟煤的分析基（ad）数据为：水分Mad=2.5%，灰分Aad=10.0%，挥发分Vad=25.0%。收到基（ar）全水分Mt=8.0%。请计算该煤的收到基固定碳含量（FCar）和干燥无灰基挥发分（Vdaf）。（计算结果保留一位小数）答案：（1）计算分析基固定碳FCad：FCad=100%-Mad-Aad-Vad=100%-2.5%-10.0%-25.0%=62.5%（2）将分析基成分换算为收到基。已知收到基全水分Mt=8.0%，分析基水分Mad=2.5%，需先计算分析基到收到基的换算系数K：K=(100-Mt)/(100-Mad)=(100-8.0)/(100-2.5)=92/97.5≈0.9436（3）计算收到基灰分Aar和固定碳FCar：Aar=Aad×K=10.0%×0.9436≈9.44%FCar=FCad×K=62.5%×0.9436≈58.98%（或FCar=100%-Mt-Aar-Var，但Var未知，故用此法）Var=Vad×K=25.0%×0.9436≈23.59%FCar=100%-Mt-Aar-Var=100%-8.0%-9.44%-23.59%=58.97%≈59.0%（4）计算干燥无灰基挥发分Vdaf：Vdaf=Vad×100/(100-Mad-Aad)=25.0%×100/(100-2.5-10.0)=2500/87.5≈28.57%≈28.6%答：该煤的收到基固定碳含量约为59.0%，干燥无灰基挥发分约为28.6%。2.某煤样的弹筒发热量Qb,ad=24500J/g，分析基硫含量St,ad=1.2%，分析基氢含量Had=4.0%，分析基全水分Mt=2.5%。已知硝酸生成热校正系数α取0.0010，硫酸生成热校正系数为94.2J/g（每1%硫）。试计算该煤样的分析基恒容高位发热量（Qgr,v,ad）和分析基恒容低位发热量（Qnet,v,ad）。（已知水的汽化潜热为2501J/g，计算结果取整数）答案：（1）计算分析基恒容高位发热量Qgr,v,ad：Qgr,v,ad=Qb,ad-(95St,ad+αQb,ad)其中，95St,ad是硫酸校正项，αQb,ad是硝酸校正项。硫酸校正项：95×St,ad=95×1.2=114J/g硝酸校正项：αQb,ad=0.0010×24500=24.5J/gQgr,v,ad=24500-114-24.5=24361.5J/g≈24362J/g（2）计算分析基恒容低位发热量Qnet,v,ad：公式：Qnet,v,ad=Qgr,v,ad-2501(9Had+Mt)其中，9Had是氢燃烧生成的水分（按质量比H₂O/H=9），Mt是分析基全水分。2501×(9Had+Mt)=2501×(9×4.0%+2.5%)=2501×(0.36+0.025)=2501×0.385=962.885J/gQnet,v,ad=24362-963=23399J/g答：该煤样的分析基恒容高位发热量约为24362J/g，分析基恒容低位发热量约为23399J/g。八、综合论述题（每题12分，共24分）1.论述煤化程度（煤阶）对煤的物理性质、化学性质及工艺性质的影响，并举例说明。答案：煤化程度是影响煤一切性质的最主要因素。其影响体现在：（1）物理性质：①光学性质：镜质体反射率（Rₒ）随煤化程度加深单调增加，是划分煤阶的精确指标。②密度：真密度随煤化程度加深呈“U”形变化，褐煤和无烟煤密度较大，中等煤化度烟煤密度最小。③机械性质：褐煤和低阶烟煤硬度低、易碎；中高阶烟煤韧性增加；无烟煤硬度高、脆性大。④电学与磁性：电阻率随煤化程度加深先增后减，在中等挥发分烟煤处出现极大值；磁化率在无烟煤阶段显著增高。（2）化学组成：①元素组成：碳含量（Cdaf）随煤化程度加深持续增加；氢含量（Hdaf）先略增后减少，在中等煤化度烟煤（如肥煤、焦煤）处有峰值；氧含量（Odaf）持续显著下降。②官能团：低阶煤含大量含氧官能团（-COOH,-OH,C=O等），随煤化加深，这些官能团逐渐脱除，芳香结构缩合度增大。（3）工艺性质：①热解与焦化：低阶煤（褐煤、长焰煤）挥发分离，但热解产物中焦油产率高、煤气产率低，且不粘结；中等煤化度烟煤（气煤、肥煤、焦煤、瘦煤）具有粘结性，是炼焦配煤的主体，其中肥煤流动性好、粘结性强；高阶煤（贫煤、无烟煤）挥发分低，基本无粘结性，焦炭产率低、粉焦多。②燃烧：低阶煤挥发分离、着火点低、易燃但发热量相对较低；无烟煤着火点高、燃烧稳定、发热量高。③气化与液化：低阶煤反应活性高，适合气化和直接液化；无烟煤反应活性低，但固定碳含量高，适合某些气化工艺（如固定床气化）生产合成气。④其他：低阶煤孔隙发达、比表面积大，吸附能力强，但易风化自燃；高阶煤结构致密，稳定性好。2.比较煤的直接液化与间接液化技术，从原理、工艺流程、主要产品、技术特点及发展现状等方面进行阐述。答案：（1）原理：直接液化：煤在高温高压及催化剂、供氢溶剂存在下，大分子结构直接加氢裂解生成液体油品。本质是煤的加氢反