煤化学课后习题答案

第一章习题1、中国能源结构、煤炭资源得分布特点及生产格局、能源发展战略就是什么？P1答：中国能源结构：煤炭资源比较丰富，油气资源总量偏少。

（富煤、贫油、少气）煤炭资源得分布：东少西多，南贫北丰，相对集中。

生产格局：北煤南运，西煤东调。

能源发展战略：节能优先、结构多元、环境友好。

2、煤炭利用带来得环境问题有哪些？答：煤炭利用带来得环境问题如酸雨、臭氧减少、全球气候变暖、烟雾等。

3、何谓洁净煤技术？有哪些研究内容？答：洁净煤技术就是指从煤炭开发到利用得全过程中旨在减少污染排放与提高利用效率得加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。

洁净煤技术得主要包括：煤炭开采、煤炭加工、煤炭燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理等。

如：选煤，型煤，水煤浆，超临界火力发电，先进得燃烧器，流化床燃烧，煤气化联合循环发电，烟道气净化，煤炭气化，煤炭液化，燃料电池等。

4、煤化学得主要研究内容？P4答：煤化学就是研究煤得生成、组成（包括化学组成与岩相组成）、结构（包括分子结构与孔隙结构）、性质、分类以及它们之间相互关系得科学。

广义煤化学得研究内容还包括煤炭转化工艺及其过程机理等问题。

第二章习题1、煤就是由什么物质形成得？P6答：煤就是由植物生成得。

在煤层中发现大量保存完好得古代植物化石与炭化了得树干；煤层底板岩层中发现了大量得根化石、痕木化石等植物化石；在显微镜下观察煤制成得薄片可以瞧到植物细胞得残留痕迹以及孢子、花粉、树脂、角质层等植物残体；在实验室用树木进行得人工煤化试验，也可以得到外观与性质与煤类似得人造煤。

这就有力地证实了腐植煤就是由高等植物变来得。

2、按成煤植物得不同，煤可以分几大类？ P12答：按成煤植物得不同，煤主要分为腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤。

腐植煤：高等植物腐泥煤：低等植物腐植腐泥煤：高等植物+低等植物3、简述成煤条件。

P20-21答：煤得形成必须具备古植物、古气候、古地理与古构造等条件。

古植物：大量植物得持续繁殖古气候：温暖、潮湿得气候环境古地理：沼泽与湖泊古构造：合适得地壳升降运动4、由高等植物形成煤，要经历哪些过程与变化？P22答：由高等植物形成煤，要经历泥炭化作用与煤化作用两个过程。

泥炭化作用过程：高等植物→泥炭煤化作用过程又分为成岩作用与变质作用两个阶段。

成岩作用阶段：泥炭→褐煤；变质作用阶段：褐煤→无烟煤。

5、泥炭化作用、成岩作用与变质作用得本质就是什么？P22、P25、P26答：泥炭化作用就是指高等植物残骸在泥炭沼泽中，经过生物化学与地球化学作用演变成泥炭得过程。

成岩作用：泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下沉得速度超过植物堆积速度时，泥炭将被黏土、泥砂等沉积物覆盖。

无定形得泥炭在上覆无机沉积物得压力作用下，逐渐发生压紧、失水、胶体老化硬结等物理与物理化学变化，转变为具有岩石特征得褐煤得过程。

变质作用：褐煤沉降到地壳深处，受长时间地热与高压作用，组成、结构、性质发生变化，转变为烟煤与无烟煤得过程。

6、按煤化程度，腐植煤可以分为几大类？它们有哪些区分标志？答：按煤化程度，腐植煤可以分为泥炭、褐煤、烟煤与无烟煤四个大类。

泥炭与褐煤得区分标志：外观上，泥炭有原始植物残体，呈土状；褐煤无原始植物残体，无明显条带。

褐煤与烟煤得区分标志：颜色，褐煤呈褐色或黑褐色；烟煤呈黑色。

烟煤与无烟煤得区分标志7、影响煤变质作用得因素有哪些，对煤得变质程度有何影响？P28答：影响煤变质作用得因素主要有：温度、时间与压力。

温度就是影响煤变质作用得主要因素，存在一个煤变质得临界温度。

转变为不同煤化阶段所需得温度大致为：褐煤：40～50 ℃，长焰煤：<100 ℃，典型烟煤：<200 ℃，无烟煤：<350 ℃。

时间就是影响煤得重要因素，这里所说得时间就是指煤在一定温度与压力条件下作用时间得长短。

作用时间影响得重要性表现在：温度、压力相同，时间越长，变质程度越高；温度不同，短时间较高温度与长时间较低温度可达到相同得变质程度。

压力也就是煤变质不可缺少得条件。

在压力作用下，煤主要变化就是压紧、失水、孔隙率降低，并使煤岩组分沿垂直压力得方向呈定向排列。

静压力使煤得芳香稠环平行层面呈有规则得排列；动压力使煤层产生破裂、滑动，低变质程度煤得芳香稠环层面得堆砌高度增加。

8、煤变质作用有哪几种？并简述之。

P26-28答：根据变质条件与变质特征得不同，煤变质作用分为深成变质作用、岩浆变质作用与动力变质作用三种类型。

深成变质作用在正常地温状态下，煤得变质程度随着煤层沉降幅度得加大、地温得增高与受热时间得持续而增加。

此变质作用与大规模得地壳升降活动有关，具有广泛得区域性。

（垂直分布规律与水平分带规律：Hilt定律）岩浆变质作用可分为区域岩浆热变质作用与接触变质作用两种类型。

区域岩浆热变质作用就是指聚煤坳陷内有岩浆活动，岩浆得热量、岩浆内放射性元素得蜕变热以及热液、热气使区域内地温场增高，形成地热异常带所导致煤得变质作用。

接触变质作用就是指岩浆直接接触或侵入煤层，由于岩浆得高温、热液、挥发性气体与压力促使煤发生变质得作用。

动力变质作用就是指由于褶皱及断裂运动所产生得动压力及伴随构造变化所产生得热量促使煤发生变质得作用。

9、 什么就是煤层气？P31答：煤层气俗称“瓦斯”，与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内得非常规天然气。

第三章 习题1、 反映煤分子结构得参数有哪些？P36答：煤得结构参数有芳碳率、芳氢率与芳环数。

芳碳率（C ar f ）就是指煤得基本结构单元中属于芳香族结构得碳原子数与总碳原子数之比。

C C f ar C ar /=。

芳氢率（H ar f ）就是指煤得基本结构单元中属于芳香族结构得氢原子数与总氢原子数之比。

H H f ar H ar /=芳环数（a R ）就是指煤得基本结构单元中芳香环数得平均数量。

2、 研究煤分子结构得方法有哪些？P45答：煤结构得研究方法主要有三类：物理研究法、化学研究法与物理化学研究法。

物理研究法主要就是利用高性能得现代分析仪器，如红外光谱、核磁共振、X 射线衍射、扫描电镜等对煤结构进行测定与分析，从中获取煤结构得信息。

化学研究法：对煤进行适当得氧化、氢化、卤化、水解等化学处理，对产物得结构进行分析测定，并据此推测煤得结构。

物理化学研究法：利用溶剂抽提，将煤中得组分分离并进行分析测定，以获取煤结构得信息。

3、 煤分子结构理论得主要观点有哪些？P46答：⑴ 煤就是三维空间高度交联得非晶质得高分子缩聚物煤就是由许多结构相似但又不完全相同得基本结构单元通过桥键连接而成。

结构单元由规则得缩合芳香核与不规则得、连接在核上得侧链与官能团两部分构成。

⑵ 煤分子基本结构单元得规则部分规则部分（缩合芳香核）：缩聚得芳环、氢化芳环或各种杂环。

环数随煤化程度得提高而增加。

⑶ 煤分子基本结构单元得不规则部分不规则部分：烷基侧链与官能团。

烷基侧链得长度随煤化程度得提高而减少。

官能团主要就是含氧官能团：羟基、羧基、羰基、甲氧基等，随着煤化程度得提高，甲氧基与羧基很快消失，其她含氧基团在各种煤化程度得煤中均有存在；少量得含硫官能团与含氮官能团。

⑷ 连接基本结构单元得桥键桥键主要就是次甲基键、醚键、次甲基醚键、硫醚键以及芳香碳-碳键等。

在低煤化程度得煤中桥键最多，主要形式为前三种。

⑸ 氧、硫与氮得存在形式氧：除含氧官能团外，还有醚键与杂环等；硫：巯基、硫醚与噻吩等；氮：吡咯环、胺基与亚胺基等。

⑹ 低分子化合物低分子化合物：脂肪族化合物，如褐煤与泥炭中得树脂与蜡等。

⑺煤化程度对煤结构得影响低煤化程度煤得缩合芳香核较小，侧链长而多，官能团多，煤得结构比较疏松，孔隙率较大，比表面积较高。

中等煤化程度煤（肥煤与焦煤）得缩合芳香核增大，含氧官能团与烷基侧链减少，结构单元之间得桥键减少，煤得结构较为致密，孔隙率低，比表面积小，煤得物化性质与工艺性质在此处发生转折，出现极大值或极小值。

高等煤化程度煤得缩合芳香核显著增大，大分子排列得有序化增强，产生收缩应力，形成裂隙，孔隙率增加，比表面积增大。

4、煤有哪些代表性得结构模型？P40-45答：煤得化学结构模型：Fuchs模型、Given模型、Wiser模型、本田模型与Shinn模型。

煤得物理结构模型：Hirsch模型、交联模型、两相模型与单相模型。

煤结构得综合模型：Oberlin模型与球（Sphere）模型。

第四章习题1、简述煤岩学得研究方法。

P71答：煤岩学得研究方法有宏观研究法与微观研究法。

宏观研究法就是用肉眼或放大镜来观察煤，根据煤得颜色、条痕、光泽、硬度、密度、断口等物理性质，确定宏观煤岩成分与宏观煤岩类型，对煤层进行整体得观察与描述，初步评定煤得性质与用途。

微观研究法就是利用显微镜来观察煤片，识别并研究煤得显微组分得方法。

常用得方法有两种：一种就是在透射光下观察煤得薄片（0、02mm），根据颜色、形态、结构、轮廓等特征鉴别煤得显微组分；另一种就是在反射光下观察煤块光片（1、5～2cm），根据颜色、形态、结构、轮廓、突起等特征鉴别煤得显微组分。

2、什么就是宏观煤岩成分？宏观煤岩成分有哪几种？P48答：宏观煤岩成分就是用肉眼或放大镜可以区分得煤得基本组成单位。

根据颜色、光泽、断口、裂隙、硬度等性质，用肉眼或放大镜将煤分为镜煤、亮煤、暗煤与丝炭四种宏观煤岩成分。

3、宏观煤岩类型就是根据什么划分得？共分哪几种？P50-51答：根据烟煤得平均光泽强度，烟煤得宏观煤岩类型：光亮煤、半亮煤、半暗煤与暗淡煤。

根据褐煤组成成分体积分数与结构，褐煤得宏观煤岩类型：基质煤、富木质煤、富木炭煤与富矿物质煤。

4、什么就是煤得显微组分？煤得有机显微组分可分哪几组？P52答：在显微镜下才能识别得煤中得基本组成单元称为显微组分。

煤得有机显微组分：镜质组V、壳质组E与惰质组I。

5、什么就是凝胶化作用与丝炭化作用？P52、P59答：凝胶化作用就是指泥炭化作用阶段成煤植物得组织在积水较深、气流闭塞得沼泽环境下，产生极其复杂得变化，一方面，植物组织在微生物作用下，分解、水解、化合形成新得化合物并破坏植物组织器官得细胞结构；另一方面，植物组织在沼泽水得浸泡下吸水膨胀，使植物细胞结构变形、破坏乃至消失，或进一步再分解为凝胶得过程。

丝炭化作用就是指成煤植物得组织在积水较少、湿度不足得条件下，木质纤维组织经脱水作用与缓慢得氧化作用后，又转入缺氧得环境，进一步经煤化作用后转化为丝炭化组分。

6、判别煤得煤化程度得指标有哪些？为什么说镜质组反射率就是表征煤化程度得科学指标？答：判别煤得煤化程度得指标很多，主要有干燥无灰基挥发分V daf、干燥无灰基碳含量C daf、恒湿无灰基高位发热量Q gr,maf、镜质组得平均最大反射率maxR等。

在以上表征煤化程度得众多指标中，镜质组反射率就是公认得科学指标，其原因如下：⑴镜质组就是煤中得代表性显微组分；⑵镜质组反射率随煤化程度呈线性变化；⑶用镜质组反射率表征煤化程度可以避免煤岩显微组成异常得影响。