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煤的化学组成和分子结构煤中有机物主要由碳、氢、氧和少量氮、硫和磷等元素构成,各种煤所含的主要元素组成见表2-2-03。
表2-2-03 煤的元素组成一、煤的种类（按炭化程度分）1.泥煤（草煤、泥炭）8380~10500kJ/kg2.褐煤10500~16700kJ/kg3.烟煤21000~29400kJ/kg4.无烟煤（白煤）21000~25200kJ/kg二、煤的化学组成1.碳C C +O2=CO2 +33900kJ/kg2.氢H H +O2=HO2 +142400kJ/kg1）化合氢：与氧化合形成结晶水的氢。
不能燃烧放热。
2）自由氢：未与氧结合的氢。
与其他元素（C、S）构成可燃化合物。
3.硫S S+O2=SO2 +10500kJ/kg1）有机硫—燃烧形成→SO22）无机硫↗黄铁矿硫→燃烧形成→SO2↘硫酸盐→灰渣4.氧和氮（O、N）5.水分W↗内在水分：干燥除去水分→外在水分：风干↘结晶水：高温除去6.灰分A：灰熔点三、成分表示方法：（煤的元素分析法）1.应用基y（为基准）2.分析基f3.干燥基g4.可燃基r第二节煤的使用性能一、煤的工业分析：1.挥发物V2.水分W3.固定碳C GD4.灰渣AC GD=100-（W+A+V）二、煤的发热量（一）概念1.定义：单位质量或体积燃料完全燃烧时所发出的热量。
2.分类↗高位发热量Q gw:含水蒸气凝结时的热量↘低位发热量Q dw（二）计算公式P91.工业分析法：2.元素分析法：↗杜隆公式↘门捷列夫公式3.高低发热量的换算：三、煤的物理、化学性质（一）物理性质：1.比重：1~1.8t/m3随炭化程度而加大。
2.比热：0.84~1.67kJ/kg℃随炭化程度而减少。
3.导热系数：0.232 ~0.348w/m℃随炭化程度而加大。
（二）化学性质：1.粘结性、结焦性2.耐热性3.反应性、可燃性四、工业要求：（燃烧用）Q y dw=5500~6000kcal/kgV f >20%S g≯4%A g<50%灰熔点>1200℃煤的化学成分主要是碳和氢，还含有少量氧、氮、硫。
复习思考题一煤的生成1、煤是由什么形成的？煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成的沉积有机岩。
2、成煤植物的主要化学组成是什么？它们各自对成煤的贡献如何？（1）碳水化合物（包括纤维素、半纤维素及果胶质）纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容易水解。
在活的植物中，纤维素对于微生物的作用很稳定，但当植物死亡后，在氧化性条件下，易受微生物作用而分解成CO2、CH4和水。
在泥炭沼泽的酸性介质中，纤维素可以分解为纤维二糖和葡萄糖等简单化合物。
半纤维素：的化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易分解或水解为糖类和酸。
果胶：糖的衍生物，呈果冻状。
在生物化学作用下，水解成一系列单糖和糖醛酸。
（2）木质素木本植物的木质素含量高，木质素是具有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基、羟基等官能团。
木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分子，比纤维素稳定，不易水解，易于保存下来。
在泥炭沼泽中，在水和微生物作用下发生分解，与其他化合物共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为煤。
所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机组分（3）蛋白质高等植物中蛋白质含量少；低等植物中蛋白质含量高。
植物死亡后，完全氧化条件下，蛋白质完全分解为气态物质；在泥炭沼泽和湖泊的水中，蛋白质分解成氨基酸、喹啉等含氮化合物，参与成煤作用，但对煤的性质没有决定性的影响。
煤中硫、氮元素的来源之一。
（4）脂类化合物脂肪：属于长链脂肪酸的甘油酯。
高等植物中含量少(1-2%)，低等植物含量高(20%左右)。
在生化作用下在酸性或碱性溶液中分解生成脂肪酸和甘油，参与成煤作用。
蜡质：主要是长链脂肪酸与含有24～26个碳原子的高级一元醇形成的脂类，化学性质稳定，不易受细菌分解。
树脂: 树脂是植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，胶状的树脂不断分泌出来保护伤口。
针状植物含树脂较多，低等植物不含树脂。
树脂不溶于有机酸，不易氧化，微生物也不能破坏它，因此能很好地保存在煤中。
煤化学知识点总结煤是一种重要的化石燃料，广泛应用于发电、制氢、化工等领域。
煤可以通过物理、化学、生物等多种方式转化为有用的产品，如煤炭、煤油、煤气、炭黑等。
煤的结构和性质复杂，研究煤的化学反应机理对于提高煤的利用效率具有重要意义。
本文将从煤的结构、热解反应、气相反应等方面总结煤化学的基础知识点。
一、煤的结构煤的主要成分是碳、氢、氧和少量杂质元素，其中碳的含量最高，达到60%~90%。
煤的结构包括有机质和矿物质两部分。
有机质是煤的主要组成部分，由碳化木质素、半纤维素、纤维素等组成。
矿物质主要是煤中的无机成分，如高岭土、石英、黄铁矿等。
煤的质量常用H/C、O/C和N/C三个比值来描述，H/C比值反映了煤中氢原子的含量，O/C比值反映了煤中氧原子的含量，N/C比值反映了煤中氮原子的含量。
煤的结构和成分决定了其热解和气相反应特性。
二、煤的热解反应热解是指将煤在高温下分解为气体、液体和固体的化学反应。
热解温度通常在450℃~900℃之间，可以通过各种热解设备实现。
热解的主要产物包括焦炭、煤气、煤油、煤焦油等。
热解分为干馏、气化和液化三种方式。
1. 干馏干馏是指将煤在不加催化剂的条件下进行热解，主要产物是焦炭和煤气。
干馏过程中，煤中的有机质被分解为固态残炭和煤气，残炭富含碳，可以作为原料制备电极炭、活性炭等。
煤气是指在干馏过程中生成的氢气、一氧化碳、甲烷等气体，可以用作发电、制氢等用途。
2. 气化气化是指将煤在高温下与水蒸气或氧气进行反应，产生的气体可以用作烧锅炉、发电、制氢等。
气化分为直接气化和间接气化两种方式。
直接气化是指将煤与水蒸气或氧气直接反应，产生的气体含有大量一氧化碳和氢气，可以通过气体净化和转化制备化学品和燃料。
间接气化是指先将煤热解产生的固体、液体和气体分离，再将气体进行气化，产生的气体中含有更高品位的一氧化碳和氢气，适用于制备化学品和燃料。
3. 液化液化是指将煤在高温高压下加氢反应，产生的液体燃料可以替代原油用于制备燃料和化学品。
煤的物理性质及化学组成分析煤是一种重要的化石燃料，广泛应用于能源、工业和生活领域。
了解煤的物理性质和化学组成分析对于研究燃烧过程、提高燃烧效率以及环境保护具有重要意义。
一、煤的物理性质煤是一种多孔、多组分的矿物质，其物理性质受到煤的煤种、煤质以及煤的成熟度等因素的影响。
首先，煤的密度通常较低，一般在1.2-1.5 g/cm³之间。
这是由于煤中含有大量的孔隙和气体，使得煤的密度相对较小。
煤的密度可以通过测量煤的质量和体积来确定，对于煤的分类和评价具有重要意义。
其次，煤的颜色和外观也是煤的物理性质的重要表征。
煤的颜色通常分为黑色、棕黑色和棕红色等，这是由于煤中的有机质含量和成熟度不同所致。
煤的外观通常呈块状或颗粒状，可以通过煤的煤块大小和颗粒度来描述。
此外，煤的硬度和断裂性也是煤的物理性质的重要指标。
煤的硬度通常通过摩氏硬度来测量，可以反映煤的抗压强度。
煤的断裂性通常分为块状断裂和层状断裂，这与煤的内部组织结构和断裂面的形态有关。
二、煤的化学组成分析煤的化学组成分析是研究煤的重要手段，可以揭示煤的燃烧性能和环境影响。
首先，煤的主要化学组成是碳、氢、氧、氮、硫和灰分等元素。
其中，碳是煤的主要组成元素，其含量通常在50%-80%之间。
氢和氧是煤中的主要挥发分，其含量通常在3%-6%和5%-15%之间。
氮和硫是煤中的有害元素，其含量通常在0.5%-3%和0.2%-5%之间。
灰分是煤中的无机物质，其含量通常在5%-40%之间。
其次，煤的化学组成分析还包括煤的挥发分和固定碳含量的测定。
煤的挥发分是指在一定温度下煤中挥发出的气体和液体，其含量通常在10%-40%之间。
煤的固定碳是指在高温下煤中残留的固体物质，其含量通常在40%-90%之间。
煤的挥发分和固定碳含量可以通过煤的热解实验来测定，对于研究煤的燃烧性能具有重要意义。
最后，煤的化学组成分析还包括煤的有机质和无机质的测定。
煤的有机质主要由煤中的有机质和挥发分组成，其含量通常在50%-90%之间。
煤的化学组成煤是一种能源资源，是热带植物在一亿年前经过生物和地质作用的过程中形成的有机质的化石。
煤的主要化学成分是碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素，其具体化学组成和结构特点对其性质和用途有着重要的影响。
一、煤的基本化学组成1.碳：煤中的碳含量很高，可以达到60%~90%不等。
这是因为在植物体内，二氧化碳与水经过光合作用和细胞呼吸，形成有机化合物，其中大部分是碳水化合物，此后这些有机化合物经过埋藏、升温和加压作用，形成煤炭。
碳元素是煤炭的主要成分，其含量的高低决定了煤的品质和类型。
2.氢：煤中含有氢，但氢的含量比碳要低，只有2%~5%不等。
氢元素主要存在于煤的有机氢化合物中，比如：甲烷、乙烷、苯乙烯等。
其主要来源于古植物体内含有的氢化合物，如蛋白质和脂肪质等，以及水分解而来。
氢的含量高低是影响煤炭的气化性能和燃烧速度的主要因素之一。
3.氧：煤中的氧含量不固定，一般为5%~30%不等。
煤中的氧元素主要来自植物体内的膳食纤维素和其他有机物，同时也可以是在煤炭形成以后，经过氧化作用，形成的含氧化合物。
氧的含量高低对煤的空气氧化性、稳定性、可燃性等有一定的影响。
4.氮：煤中的氮含量很少，只有0.5%左右。
氮元素主要存在于煤中的有机氮化合物，如蛋白质、氨基酸、胆固醇等。
它们的进一步分解产生了硝基化合物、氨基化合物等含氮物质。
含氮物质对煤的低温固相反应、气化反应、燃烧反应等都有影响。
5.硫：硫元素是煤中的常见元素之一，煤的硫含量一般在0.2%~5%之间。
硫元素主要存在于硫化物和有机硫化合物中，如硫酸盐、硫化铁、巯基化合物、噻吩化合物等。
它们的存在直接影响着煤的燃烧性能、气化性能和腐蚀性能。
6.磷、钾、钙等元素：磷、钾、钙等元素虽然在煤中的含量不高，但也对煤的质量和特性产生了一定的影响。
磷元素主要存在于煤中的有机磷化合物中，如磷酯类、磷氢化合物等，含磷煤具有易燃性和高热值的特点。
钾、钙等元素则主要对其灰化特性、融化特性和腐蚀性特性产生了影响。
