冶金过程热力学与动力学

1、2008年冶金过程热力学与动力学试题1. （5分）利用网络热化学数据库，查询列出FeO的主要无机热化学性质。要求提供有查询网页地址及整理的结果。2. （ 12分）Fe Si溶液与纯固态SiO2平衡，平衡氧分压 pO2 = 8.26 x 10-9Pa。试求1600 C时Si在以下不同标准态时的活度。（1）纯固态硅；（2）纯液态硅；（3）假想纯物质（或亨利标准态）；（4） wSi = 1%溶液标准态。已知：Si （s） +。2 （g）= SiO2 （s）AfG0 = - 902070+173.64T J/mol硅的熔点 Tf = 1410 C，标准熔化焓 Afus H <0i = 50626

2、J/mol, 0i = 0.00116,Fe、Si 的摩尔质量分别为：M Fe = 55.85 x 10-3kg/mol , M Si = 28.09 x 10-3kg/mol。3. （10分）在500°C的铅液中加锌提银，其反应为2Ag + 3Zn = Ag?Zn3 （s）当铅液中Ag与Zn均以纯物质为标准态时，500 °C下，上述反应的 AG0 = - 128 kJ/mol。已知铅液中锌及银均服从亨利定律，Yn = 11， Yg = 2.3。加锌后铅中锌含量为 wZ n=0.32 %。铅、锌、银的摩尔质量分别为Mpb = 207.2 x 10-3kg/mol , Mza

3、 = 65.38 x10-3kg/mol , MAg = 107.87 x 10-3kg/mol。试计算残留在铅中的银含量wAg。4. （12分）在1400K时，用H2还原V2O3，若还原过程中，气相中PH2O/Ph2的比值始终保持在1 x 10-咏平，问能否得到金属钒?1 2已知：一 V2O3 (s) + H2 ( g)= V ( s) + H2O (g)AG0 := 153600 -23.30TJ/mol332V 2O3 (s)+ - V (s) = 2VO (s)AG0 :=-47300+ 1.72TJ/mol33VO (s) + H2 (g) = V (s) + H2O (g)AG0

4、:= 177200 -24.20TJ/molXor0.04740.08280.29550.5010.699aCr0.1120.1530.4020.5430.727（13分）库巴谢夫斯基(O. Kubashewski)曾测定Fe-Cr系在1600 C时铬的活度如下表:(1) 求出Yr值。(2) 根据Yr值，求出正规溶液、准正规溶液的混合能参量Q值及举例计算浓度为 XCr =0.2955 下的 aCr、aFe ， N3m、per、AFe : 出 m、AHCr、AH Fe :T ASm、 T ASer、T ASFe。6. (8分)Fe Cu系在1823K时Yu = 10.1、AH *e = 1004

5、2J/mol，试用亚正规溶液模型 计算 Xcu 为 °.8 时的 AH m、AGm、T ASm、AH Fe、AHcu、Yu、Ye 等值。7. (10 分)已知：(1)熔渣成分：51.20%CaO、16.54%SiO2、12.47%FeO、1.26%Fe2O3、 6.88%MgO、1.53%卩2。5、10.12%MnO。aMnO8883(2) Mn +( FeO) = ( MnO)+ Fe lgKMn = lg=- 4.046aFeO WMn T试用三种方法求出1600 C钢液中平衡的锰量。完全离子溶液模型；正规离子溶 液模型；查等活度曲线图(注明参考文献)。8. (10分)已知气固反

6、应：A(g) + b B(s)= g G(g) + h H(s)的速率方程符合未反应核模型，且设界面反应为一级不可逆反应。试导出内扩散及界面化学反应混合控速时的速率方程(以固体转化率 R表示的积分式)。9.(10分)1000 C, 0.1MPa气压下，在内径为7.7 x 1-0m的炉管中,通入流速为0.1m-1的H2 N2混合气体。已知管中直径1.2 x 10m的Fe2O3矿球的密度为5.18 x 10kg?m"3，气孔率0.2,曲折度系数2.22，混合气体中氢分压为0.04MPa,氮分压0.06MPa，气体扩散系5.15.#数为2x 103m2?-1，动黏度系数为2.39 x 10m2©1，还原反应12-Fe2O3(s) + H2(g) = -Fe(s：+ 战0©33平衡常数和温度的关系式：1000 C下正反应的速率常数为lg K =-827 + 0.468T10.6m?>-1，求还原率为0.8时的还原时间。10. (10分)利用Ar 02混合气体吹炼不锈钢返回料以脱碳。炉料成分为wCr = 12%、wNi=9%及wC = 0.35%，试求降碳