冶金原理试卷与答案

《冶金原理》试题A卷答案一说明以下名词(共10分，每题5分)①氧势：体系中氧气的相对化学位，RTlnP 。O2素或氧化富集某些元素的目的，称为选择性氧化。二简答题(共30分)①(6分)炉渣的熔点是如何概念的？炉渣的半球点温度是如何概念的？二者是不是一致？什么缘故？于理论上概念的炉渣熔点。②(5的组元，一样采纳哪一种标准态？在进行冶金中的相关反映计算时，关于金属熔体中的组元，一样采纳服从亨利定律，重量1%浓度溶液为标准态；关于熔渣中的组元，一样采纳纯物质为标准态。③(6分)写出化学反映速度常数与温度的关系式，说明其中每一个符号的意义，讨论活化能的大小对反映速度常数随温度转变的阻碍关系。化学反映速度常数与温度的关系式为：RTkzeERT式中：k—化学反映速度常数；R—理想气体常数；T－温度E —活化能；z —频率因子。在频率因子必然的条件下，活化能E越大，那么k越小。反之，活化能E越小，那么k越大。因为： lnklnz ERT因此：

dlnk EEdlnk

dT RT2值越大，当温度升高时，k随温度升高而增大得多；E越小，dlnk

值越小，当温度升高dT dT时，k随温度升高而增大得少。④(8分)关于H2还原FeO的进程，采纳一界面未反映核描述时，其速度的积分式为： 00

R r

2

K 1c

0 32R

1

3

1 1

3当进程处c 3 6D0 平

1

速度积分式，计算反映完全所需的时刻。kDek0 0c

K 11R133c 0 平

1K 当R1时所对应的时刻为反映完全所需的时刻。00 r00c

K c k1K0 平DekDe，速度方程为： r2 1 00

2c

32R31R 3c 6D 0 平 e当R1时所对应的时刻为反映完全所需的时刻。

r2006D (c c )00e 0 平⑤(5分)硫化物在高温下的化学反映要紧有哪几种类型？写出反映通式。2MeS2MeO2SO MeSO MeSO MeSMeO2 2 2 2MeS2MeO3MeSO MeSMeMeSMe2三作图题(共20分)①(共10分)图1是具有一个不稳固二元化合物的三元系相图，分析其中m点在温度降低进程中液相及固相的转变，并在图中标出结晶线路。②(10分2CO(1)(4分)写出各曲线的反映方程式；(2)(2分)在图上各区域内标出稳固存在的固相；(3)(4分在图中a点体系中放入Fa点体系的温度及气相组成不变最终存在的固相物质是什么？2曲线1：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 ；曲线2：Fe3O4+CO=3FeO+CO；2曲线3：FeO+CO=CO2+Fe ； 曲线4：1/4Fe3O4+CO=3/4Fe+CO2。见图。过a(3)于点a’(2)于点(3)：FeO+CO=Fe+CO2 22aGRTln%CO RTln%CO 22a%COa'

%COa'%CO%COa 2a'

2a%CO 2 2a%COa

%COa' 22GRTln%CO RTln 22

0%COa'

%COa(3)的逆反映：Fe+CO2=FeO+CO，Fe被氧化为FeO(2)：Fe3O4+CO=3FeO+CO2 22aGRTln%CO RTln%CO 22a%CO

a''

%COa''

%CO%COa 2

a''2a%CO %CO 2 2a%CO %COa

a'' 2GRTln% 2

RTln%CO

0%CO

a''

%COa42反映(2)可不能被进一步氧化为Fe3O体系最终稳固存在的固相物质是FeO。42四计算题（共42分）1（共20分）T1873K；熔渣成份为：(%FeO)12.02，(%MnO)8.84，(%CaO)42.68，(%MgO)14.97，(%SiO2

)19.34，(%PO2 5

)2.15。测得与此熔渣平稳的钢液中的氧浓度为[%O]0.058，氧在钢液中的溶解属于稀溶液。已知：(FeO)=[O]+Fe(l)

lgK63202.734T(a)（5分）依如实际测定的钢液中的氧浓度，计算熔渣中FeO的活度及活度系数。(b)（10分）利用完全离子溶液模型计算FeO的活度及活度系数，不引入离子活度系数。(c)（5分）利用完全离子溶液模型计算FeO的活度及活度系数，引入离子活度系数：lg

Fe2

O2

xSiO44

以100g熔渣作为计算基础，各组分摩尔量的计算结果见表1表1 熔渣中各组分的摩尔量组分 FeO MnO CaO MgO SiO2 P2O5 ∑nnBx FeO

0.1671.765

0.0946在T1873K条件下，钢液中的氧浓度[%O0.058。(FeO)=[O]+Fe(l)T1873K lgK

63201873

lgK63202.734T2.7340.640 K

[%O]a

0.23w

0.058

FeOa 0.252a FeO

O 0.252 K 0.23

FeO

FeOxFeO

0.0946

2.6644、Mn2+、Ca2+、Mg2+、O2-、SiO4-PO3-。41mol1mol1molO2-：CaO=Ca2++O2- FeO=Fe2++O2- MnO=Mn2++O2- MgO=Mg2++O2-因此：n

Ca2

nCaO

nFe2

nFeO

nMn2

nMnO

nMg

nMgOn B

CaO

nFeO

nMnO

nMgO

1.428络和离子按以下反映形成：SiO2

2O

SiO44

nSiO44

nSiO2

0.322 消耗

O2

2n

SiO2

0.644PO 2 5

2PO34

nPO3

2nPO

0.015 消耗n 3nO2 P

0.045因此：

n

42n

25

250.739O2 B SiO PO2 25 n B

O2

nSiO4

nPO3

1.0914 4阳离子及阴离子的摩尔分数为：xCa2

n Ca2nB

0.7621.428

0.534

Fe2

nFe2nB

0.1671.428

0.117nx n2

0.125 0.088

n Mg

0.3470.262Mn2

n 1.428Bn 0.736

Mg2

n 1.428BxO2

O2nB

1.091

0.677aFeO

xFe2

xO2

0.1170.6770.079n 0.167 a 0.079x FeO 0.0946 FeO 0.835FeO

n 1.765

FeO

xFeO

0.0946引入离子活度系数，计算公式为：aFeO

Fe2

O2

xFe2

xO2

n n lg

Fe2

O2

1.53xSiO4

0.171.53

SiO44n

PO34

0.174 B1.530.3220.0300.170.3241.091 aFeO

Fe2

O2

xFe2

xO2

2.100.1170.6770.166FeO

aFeOxFeO

0.1661.7550.09462（共10分）为了净化氩气，将氩气通入600℃的盛有铜屑的不锈钢管中除去残余的氧气。计算通过上述处置后，氩气中氧的分压。已知：

(s

1O2

(s

G0152522J解：计算600℃温度条件下体系的氧气分压值。1K1P1/2O2

G

RTlnKRTlnP1/2O2当T600273873K时G15252285.258738.314873lnP1/2O2P 4.511010atm4.57105PaO23（10分）在均相形核进程中，假设形成的晶核是边长为a的立方体，形成单位体积晶核的吉布斯自由能为VG ，单位表面吉布斯自由