12.煤的导电性与煤化度有什么关系?为什么会有这种关系?
答：对干燥的煤样(图中实线)来说，煤的导电率随煤化度的提高而增加，当 Cdaf>87%
后煤的导电率急剧增加。其原因是 Cdaf>87%后煤内部芳香层片迅速增大，分子内的π轨道 彼此相连，使自由电子的活动范围扩大，并有可能在一定范围内转移，从而使导电率大幅度 增大。特别到无烟煤阶段，自由电子导电迅猛迅速增大，而电阻率ρ迅速减小。在无烟煤阶 段P的变化范围非常宽广， 例如:Cdaf为93.7%的无烟煤ρ为4.0l×10 7 Ω? cm;而Cdaf 为96.0%
的无烟煤ρ为 6.43(垂直于芳香层面方向)或 3.73(平行于芳香层面方向) Ω?cm。由此可见， 无烟煤的电阻率具有各向异性，平行于芳香层面方向的ρ显著低于垂直方向的ρ。
未干燥粉煤试样的导电率与煤化度的关系。对 Cdaf<84%煤化度较低的煤、特别是褐煤 与长焰煤，由于煤中的水分含量高，孔隙率较大，并且其中存在能部分溶于水的羧基与酚羟 基等酸性含氧官能团，使煤的离子导电性增大，因而低煤化度煤的导电率较高，并在一定范 围内随水分含量的减小而下降。
13.煤的介电常数与煤化度有什么关系?为什么会有这种关系?
答：煤的介电常数与煤化度有规律的关系，开始介电常数随煤化度增加而减少，在 Cdaf １５ 为 87%处干煤的ε出现极小值，此时ε与 n 2 的数值基本相等。随后ε急剧增大。在 Cdaf＜
87%以前，介电常数的减少是是由于煤结构单元逐渐丧失其极性官能团所致。官能团的分析 表明，当 Cdaf＜87%以前，随煤化度增加，极性基团 OH、COOH 等减少了。当 Cdaf＞87%时，
尽管极性基团在继续减少， 但介电常数却急剧增加， 这是由于高煤化度煤导电率增大的缘故。
这种变化规律与煤结构的变化规律是一致的。
14.煤的磁性质与煤化度有什么关系?它对煤结构的研究有什么意义?
答：比磁化率与煤化度的关系大致为―根折线，折线上有两个明显的转折点(Cdaf79％和 Cdaf91％)，在 Cdaf79％～9l％阶段．直线的斜率减小。在 Cdaf 91％以上又急剧增加。 这说明煤的比磁化率在烟煤阶段(大致为 Cdaf79％～Cdaf91％)增加最慢，而在无烟煤阶 段增加最快，在褐煤阶段增加速度居中。利用比磁化率和统计结构解析方法，可以计算煤的 结构参数。
15.为什么说煤具有固态胶体性质?水与苯对煤的润湿角随煤化度的变化有什么不同? 答：煤具有固态胶体性质的原因：镜质组具凝胶化成因，因此煤具有某些胶体性质。 水与苯对煤的润湿角随煤化度的变化是不同的。 Rank增大，（cosθ）水减小――θ水增大，润湿性变小 （cosθ）苯减小――θ苯增大，润湿性变小。
说明，随rank 增大，煤的极性减小，这与煤的极性因随 rank 增大而减小有关。 16．从内表面积和孔隙率解释，为什么说煤是一种多孔材料?
答：煤一般内表面积比外表面积大很多，以致外表面积经常可以忽略。 煤的孔径有微孔φ＜1.2nm；过渡孔（中孔）φ1.2~30nm和大孔φ＞30nm。
孔径分布随 rank 变化：Cdaf ＜75%时，大孔占优；Cdaf 75%~82% 时，中、微孔发达； Cdaf ＞82%时，微孔占优。因此可以说煤是一种多孔材料。 第七章 用化学方法研究煤
1.了解煤中合氧官能团的测定原理，掌握煤中合氧官能团随煤化度的变化。 答：测定方法基本原理：
官能团+试剂――特征反应――产量等量关系――官能团的质量/反应煤量――官能团
的白分含量%。
也可准确测基因：羟基、羧基、羰基、甲氧基、非活性氧。 对于煤化度一定的煤，其含氧官能团相对含量具有关系： OOH＞OC=O＞OCOOH＞OOCH3 随 rank增大（Cdaf增大），Ot 急剧减小，-OCH3首先下降，其次是-COOH，-OH； C=O 减少最慢，在无烟煤中也有。
2.煤中大致有那些含硫官能团与含氮官能团?
答：煤中有机 S 的分布不很清楚，定性知道有噻吩、硫醚、硫基等，定量仅知：噻吩＞ 硫醚~硫基
煤中含 N 的官能团更不清楚，只能定性知道以吡啶环、喹啉环为主，此外还有胺基、 亚胺基、五圆杂环等。
3.煤的高真空热分解的目的是为了控制大分子热分解的好方法，其工作原理是什么? 答：分子蒸馏原理：分子蒸馏面与冷凝面间距小于分子平均自由路径，以使分子在冷凝 前不发生热分解与热缩聚。
当蒸馏压强为 133Pa（真空度为 101325Pa―133Pa=101200Pa）时，分子自由路径为 5cm，蒸馏面与冷凝面的设计间距应小于此值。 １６ 4.煤的高真空热分解得出了什么结果?
答：煤的分子研究表明：煤经分子蒸馏后，失去粘结性。粘结性越好，分子蒸馏物越多。 5.每当煤的溶剂抽提有什么意义?已有的抽提方法分为哪儿种类型?
答：由于煤组成的复杂性，人们难以直接研究煤的分子组成，故溶剂抽提成为早期人们 研究煤组成的主要化学方法。直到现代，其研究仍然具有意义。 抽提的分类可见下表 类别 温度℃ 溶剂 提取率 抽提物 目的
普通抽提 ＜100 普通有机溶剂 百分之几 低分子有机化合物 研究粘结性 特定抽提 ＜200 亲核溶剂 20~40% 类基本结构单元 研究粘结性 热解抽提 ＞300 多环芳烃 60~90% 煤分解可溶物 液化 超临界抽提 ~400 普通 ＞30% 煤分解可溶物 液化 加氢抽提 ＞300 供氢溶剂 ~90% 裂解低分有机物 液化 6.如何理解煤的抽提机理?
答：抽提机理可以从以下方面理解： （1）抽提：等于溶解+萃取 （2）符合相似相溶原则
（3）溶剂与溶质的溶解度参数 S1 与 S2 应尽可能接近，使混合自由能△F＜0，方能有 效抽提。
（4）溶剂的供电子能力越强，抽提率越高。
7.从煤的的溶剂抽提， 得到了那些有关煤结构的信息?有那些证据可以证明这些煤结构信息?
答：通过长期的抽提研究，得到一些关于煤结构的信息，认为： （1） 煤结构具有高分子特征
证据：普通抽提仅能抽出少量低分子化合物，随着抽提条件的钝化，煤分子中交联结构 断裂 ，缔合结构破坏，抽出产物绿急剧提高。 （2） 煤结构具有交联结构聚合物特性
证据：煤在吡啶中会发生溶胀现象（就象橡胶碰到煤一样），煤中大部分有机质溶于吡 啶，其他部分也发生变化。
（3） 煤中存在少量低分子化合物
证据：普通抽提得到的抽提物，分子量约 500，可溶于溶剂，加热可熔化，部分可挥发， 显然它的与煤的主体结构和总体性质明显不同，故称为煤中的低分子化合物，约占煤有机质 的 10%左右。
低分子化合物来源：稳定组中的树脂、树蜡及成煤中形成的低分子聚合物，对煤的性质 影响很大，若抽出焦煤中的低分子化合物，则其粘结性将受到极大的破坏。
8.什么叫超临界抽提，它需要什么条件，有什么优点，烟煤的超临界得到什么产物?
答： 超临界状态是一种系统温度与压力超过临界温度与压力的状态。 若抽提时的温度与 压力超过临界值，则为超临界抽提。
超临界抽提的溶剂要求：临界温度在 300~400℃，价廉易得，性质稳定。综合看来，甲 苯是较理想的溶剂。
抽提与其他煤转化相比，具有较多优点，它同时兼具有蒸馏与液液萃取的作用，抽出溶 质的挥发度，加大了溶质与溶剂间的作用力。可以在较低温度下抽出煤中低挥发物质，且不 发生二次热解。
用甲苯对煤进行抽提，可使抽提率达 1/3，抽提物相对分子量约 500，亦属低分子化物， 易软化为油类化合物。
１７ 9.为什么要进行煤的加氢研究，可达到什么目的? 答：研究煤结构与性质，煤液化制清洁燃料等。
煤与石油类液烃在元素组成上最显著的差异是 H含量不同。如下表： 甲烷 汽油 原油 甲苯 煤沥青 褐煤 烟煤 无烟煤 H/C原子比 4 1.94 1.76 1.14 0.9 0.86 0.82~0.68 0.31
显然，要使煤液化，必经加氢、且转化产物分子量越小，加氢的程度越深。 研究煤结构与性质，煤液化制清洁燃料等。 10.煤的加氢可能发生那些主要化学反应?
答：反应复杂，有平行反应，有顺序反应，其中基本的化学反应有： （1）热解反应
煤热解生成自由基，基本结构单位之间的桥键断裂。 反应示意： R-CH2-CH2-R＇→RCH2?+ R＇CH2? 无氢存在时，自由基会重新缩合。 （2）供氧反应
煤加氢一般的供氧溶剂作介质，同时作反应初期的氢源。 常用的供氧溶剂及其供氧反应为： -4H +4H -2H +2H N -4H +4H N
（3）脱杂原子反应
O、S、N等是煤有机质中的杂原子，其中 S、N子类又是煤制污染的主要元素，通过加 氢脱除杂原子，是将煤制成清洁燃料的关键环节，应重视。 加氢杂原子反应的一般规律：
官能团、桥键中杂原子易脱除，环内杂原子难脱除。
O、S 含量较大，多的官能团、桥键形式存在易脱除，N 含量低，多以环内杂原子形式
存在，难脱除。 （4）加氢裂解反应
煤加氢的主反应，包括芳环、脂环的氧化、开环等 如： +H 2
CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + H 2 １８ + H 2
+CH 3 CH 2 CH 2 CH 3
（5）缩聚反应
加氢中，若氢量不定，温度太高，时间过长等，会发生逆反应，即缩聚结果是脱氢炭化， 生成半焦乃至焦炭。
综上所述，煤加氢液化反应使煤的氢含量增加，氧、硫含量降低，生成相对分子质量较 低的液化产品和少量气态产物。
煤加氢时发生的各种反应，因原料煤的性质、反应温度、反应压力、氢量、溶剂和催化 剂的种类等不同而异。因此，所得产物的产率.组成和性质也不同。如果氢分压很低，氢量 又不足时，在生成含氢量较低的高分子化合物的同时，还可能发生脱氢反应，并伴随发生缩 聚反应和生成半焦;如果氢分压较高，氢量富裕时，将促进煤裂解和氢化反应的进行，并能 生成较多的低分子化合物。所以加氢时，除了原料煤的性质外，合理地选择反应条件是十分 重要的。
11.煤的深度加氢与轻度加氢各需要那些条件，加氢使煤发生那些变化，可达到什么目的? 答：深度加氢是煤在激烈反应条件下与更多的氢进行反应，使煤中大部分有机质转化为 液体产物和少量气态烃。
（1）加氢条件：激烈、供氧充足，温度 350~450℃，氢压高，催化剂。 （2）变化：官能团、桥键加氢、基本结构单元的核变化小。
（3）目的：脱 A、S，制清洁液体燃料，研究煤的基本结构单元的结构。 轻度加氢
（1）加氢条件：温和，温度、压力均较低，供氢较少。
（2）变化：主要是官能团加氢，煤的物态不变，元素组成与结构变化不大，但理化、 工艺性质变化大。
（3）目的：改善煤的粘结性，部分脱杂原子。研究煤的官能团、侧链结构。 12.煤的氧化分为哪几个阶段，分别得到那些主要反应产物? 答：煤的氧化阶段可以简洁归纳为三个阶段：
（1）表面氧化阶段――产物为表面炭氧络合物，属轻度氧化； （2）再生腐殖酸阶段――产物为再生腐殖酸，属轻度氧化； （3）苯羧酸阶段――产物为水溶酸，属深度氧化。
13.何为腐植酸、再生腐植酸?它可以分为哪几个主要组分?写出其分离流程。
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