ГДЗ по Химии 10 Класс Параграф 10 Вопрос 2 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Какой процесс называют коксованием каменного угля? Какие основные продукты коксохимического производства и направления их вторичной переработки вы можете назвать?

Переработка ископаемого угля — это сложный комплекс химических процессов, позволяющий получать ценное сырье для металлургии и химической промышленности. Основным методом здесь выступает термическое воздействие в специфических условиях.

Технология коксования

Коксование представляет собой термическое разложение каменного угля, происходящее при экстремально высоких температурах в условиях полной изоляции от кислорода.

Деятельность по глубокой переработке угля этим методом выведена в отдельное направление черной металлургии — коксохимическое производство.

Основные фракции и продукты процесса

В результате деструкции угольной массы образуется четыре ключевых компонента:

1. Коксовый газ — летучая смесь, состоящая из водорода, метана, азота, а также примесей аммиака, оксидов углерода и других газов.

2. Каменноугольная смола — вязкая жидкость, богатая органическими соединениями: аренами, фенолами, гетероциклами и ароматическими спиртами.

3. Аммиачная (надсмольная) вода — водный раствор, содержащий растворенный аммиак, сероводород и фенольные соединения.

4. Кокс — твердый пористый остаток, представляющий собой практически чистый углерод. Именно он является критически важным компонентом для выплавки чугуна.

Альтернативные методы переработки

Помимо классического коксования, существуют технологии, позволяющие превращать твердое топливо в газообразные и жидкие энергоносители.

Газификация угля

Этот процесс направлен на получение так называемого водяного газа, который служит сырьем для дальнейшего синтеза:
C + H₂O → CO + H₂

Каталитическое гидрирование

Данная технология позволяет синтезировать искусственное жидкое топливо, выступая полноценной альтернативой нефтепродуктам:
nC + (n + 1)H₂ → CₙH₂ₙ₊₂

Эти процессы демонстрируют, насколько универсальным ресурсом является уголь, обеспечивая промышленность не только энергией, но и сложными химическими соединениями.

Чтобы по-настоящему оценить масштаб и сложность переработки угля, нужно представить этот процесс не просто как нагревание «черного камня», а как высокотехнологичную «разборку» сложнейшего природного полимера на элементарные детали.

Коксование — это процесс, который химики называют деструктивной дистилляцией или сухой перегонкой.

Уголь загружают в узкие и высокие камеры (коксовые печи), которые обогреваются снаружи. Главная хитрость здесь — полное отсутствие кислорода.

• Зачем это нужно? Если бы в печь попал воздух, углерод просто соединился бы с кислородом и сгорел, превратившись в углекислый газ (CO₂).
• Что происходит внутри? При достижении температуры 1000°C и выше химические связи в структуре угля начинают «лопаться». Тяжелые молекулы распадаются. Все, что может испариться, превращается в газ и пары, а то, что не может — спекается в твердый, пористый скелет, который мы называем коксом.

Процесс коксования уникален тем, что на выходе мы получаем вещества во всех трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном.

Это твердый остаток, состоящий из углерода на 96–98%. Его пористая структура — не случайность. Она нужна, чтобы в доменной печи сквозь слой кокса могли свободно проходить горячие газы.

Вторичная переработка: Кокс не только дает жар, но и забирает кислород у железной руды, превращая её в чистый металл. Без него производство стали в современных масштабах было бы невозможно.

Это густая черная жидкость, которая конденсируется при охлаждении паров, выходящих из печи. В её составе обнаружено более 400 органических соединений.

Вторичная переработка: На специальных заводах смолу разделяют (фракционируют). Из неё получают:

• Ароматические углеводороды (бензол, нафталин): основа для производства пластмасс, синтетических волокон (нейлон, капрон) и взрывчатых веществ.
• Фенолы: используются для создания антисептиков и синтетических смол.

Это летучая смесь, которая на 50–60% состоит из чистого водорода и на 25% из метана.

Вторичная переработка: Газ пропускают через систему фильтров и «промывателей». Из него извлекают аммиак и бензол, а очищенный газ отправляют на сжигание для получения электроэнергии или используют как сырье для синтеза аммиака (NH₃).

В процессе очистки газа образуется водный раствор соединений азота.

Вторичная переработка: Её нейтрализуют серной кислотой, получая сульфат аммония — одно из самых популярных азотных удобрений в мире.

Иногда нам не нужен кокс, но нужно много жидкого или газообразного топлива. Тогда применяются другие методы.

Уголь заставляют реагировать с перегретым водяным паром. В результате получается смесь угарного газа и водорода, которую называют «синтез-газом»:

C + H₂O → CO + H₂

Зачем это нужно? Это база для производства метанола и экологически чистого водородного топлива.

Это процесс «насильственного» внедрения водорода в структуру угля под огромным давлением и при участии катализаторов. Уголь буквально превращается в нефть:

nC + (n + 1)H₂ → CₙH₂ₙ₊₂

Зачем это нужно? Это позволяет получать бензин и дизельное топливо там, где нет нефтяных месторождений, но много угля.

Этот комплекс процессов превращает уголь в универсальный ресурс. Мы не просто сжигаем его, мы разбираем его на молекулы, чтобы собрать из них всё: от каркаса небоскреба до таблетки аспирина или флакона духов.