2023年北京科技大学冶金物理化学考研真题

2023北京科技大学2023==============================================================================试题编号： 809 试题名称 冶金物理化学适用专业： 冶金工程、冶金工程〔专业学位〕说明：全部答案必需写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。考试用具：无存储功能计算器。==============================================================================此试卷包含两局部：其中第一局部适用于冶金工程〔不含生态学〕考生，其次局部仅适用于生态学考生。第一局部〔适用于冶金工程<不含生态学>考生〕1、简要答复以下问题〔1-8791470〕当铁液中组元i1%标准态的活度及活度系数的关系。对如下反响〔SiO〕+2[C]=[Si]+2CO (1) △G0=a-bT2 1 1 1SiO +2[C]=[Si]+2CO (2) △G0=a-bT2〔S〕 2 2 2T≤1873KG0与△G0的关系。1 2用热力学原理分析氧势图〔Ellingham图〕上，为什么标准状态下低位置的金属元素可以复原高位置的氧化物？描述二元系规章溶液的活度系数的计算方法，并与Wagner模型计算进展比照。用分子理论模型简要描述如何解决CaO-FeO-SiO2

三元系高碱性炉渣溶液各组元活度的计算，并写出各组元活度的表达式？试用热力学原理证明，为什么化学反响△G0与温度T的关系为线性？其意义如何？试推导多相反响动力学根本方程Jk(c c)，并解释每项的物理意义。d s b当用溶质渗透理论处理钢液中的脱碳反响时，假设气泡的半径为r，气泡在钢液中上浮速率为u，写出传质系数kd的表达式。1米的耐火材料与钢液接触的位置有一个半径为0.001mm个气隙能否成为活性气隙？钢液中，气液外表张力1.5N·m-1150，7200kg·m-31000kg·m-3。假设上述气隙是活性气隙的话，初始形成的气泡的直径为多少？2〔25〕对如下相图，F点表示A-B-CmF的三个问题。能获得多少一次结晶的A？在获得该一次结晶的A过程中体系的自由度是多少？在二次结晶过程，液相组成由H→L变化时，到达L时，体系的组成如何?自由度是多少？获得多少固相，分别是什么?三元共晶开头前，尚余多少液相？组元CaOSiO2MnOMgO组元CaOSiO2MnOMgOFeOPO25W(i)42.68%19.34%8.84%14.97%12.03%2.15%Λi10.480.590.780.510.4试计算该炉渣的光学碱度；试用完全离子溶液模型计算1600℃时炉渣中(CaO(MnO(FeO)的活度及其活度系数。1600℃下，假设此时钢液中w[O]=0.058%，试确定此渣的氧化复原性。4〔30〕30t50cm,1600°C在电炉的氧化期用含有高浓度的FeO的氧化性炉渣脱除钢液中的Mn，假设炉渣的厚度远小于钢液的深度。Mn中的集中系数为1.1X10-8m2/s,钢渣界面上金属锰含量为0.03%(质量分数),钢液原始[Mn]为0.3%(质量分数),经过30分钟后，钢液中锰含量降至0.06%(质量分数)。1〕分析此过程脱除Mn2〕求Mn其次局部(仅适用于生态学考生，其他考生不答此局部)一、填空题〔135〕绝热电阻丝热力学第肯定律的数学表达式为: ；假设规定系统吸热为正，放热为负，系统得功为正，对环境作功绝热电阻丝为负，如右图所示，一绝热、无质量、无摩擦的活塞将与外界绝热的容器分为体积相等的左右两室，室中均充有n、p、T的抱负气体。1 1假设右室中装有一电热丝，并缓慢通电加热右室气体，于是活塞渐渐向左移动，此时，如以右室气体为系统时，此过程的Q〔右〕 0，W〔右〕 0；如以左室气体为系统时，则此过程的W〔左〕 0，Q〔左〕 。对抱负气体的单纯pVT变化过程，式dHnC dT适用于 过程；而对于p,m真实气体的单纯pVT变化过程，式dHnC dT适用于 过程。p,m抽走后，气体便进展混合，假设以整个气体为系统，则此混合过程的Q0，△U0。某一系统经受一过程之后，该系统在过程前后△H=△U的条件是=0。对于系统两个格外接近的平衡态，熵的微分定义式可写为 ；克劳修斯不等式为 ；熵增原理是指 。假设一封闭系统系统经受了一不行逆过程后，则该系统的△S ，假设隔离系统内发生了一不行逆过程过程，则该隔离系统的△S 。吉布斯自由能G的定义式为 对于内部平衡的只有体积功的封闭系统dG= 。某一系统经一不作体积功的过程后，其ΔG=0，则此过程在条件下进展。2mol400K1恒温不行逆膨胀到状态2时，从热源中吸取热量1000J，并对环境作了为同一温度下不行逆膨胀到一样终态的可逆功的一半，则系统在过程前后的△S〔系〕=，△S〔环〕=，△S〔隔〕=〔要求填入具体数值。稀溶液中的两个重要的阅历定律拉乌尔定律和亨利定律的表示公式分别和 ，它们的适用条件分别为 ， 。Gibbs-Helmholz公式微分形式为 ，两不同温度下的积分式为 。在肯定的T，P下，一切相变必定是朝着化学势 的方向进展。A(g c 基元反响：A(g)V定(g)，的初始浓度为A,0当其反响掉1/3时所需的时间为2s，A(g)所余下的2/3再反响掉1/3所需的时间为t= s;A(g c 阿仑尼乌斯的定义式为： ，不同温度下的定积分式为： 。狭义的外表自由能的定义为当保持体系温度压力组成 时增加单位外表积，体系吉布斯自由能的变化，定义表达式为 。弯曲液面的附加压力△P指向，在肯定条件下，液体分子间的作用力越大，其外表张力越 。二、选择题〔125〕肯定量的抱负气体从同一始态动身，分别经绝热可逆膨胀到〔pV〕p

绝热膨2 2 2胀到一样体积V则T〔可〕 T〔不，在数值上〔可〕 〔不〕。2 2 2〕〔b〕〕d〕可能大于也可能小于。V1

从同一始发态动身，经过绝热可逆压缩与恒温可逆压缩到体积皆为V的2终态则p〔恒温〕 p绝热W〔恒温〕 W绝热△〔恒温〕 △U2 2 r r〔绝热。〕〕c〕〔d〕不能确定肯定量的抱负气体在恒温下从 V1

自由膨胀到V，则该气体经受此过程后，其△U〔恒2温〕 ，△S〔系〕 ，△S〔系〕 ，ΔG 。选择填入a〕大于零b〕小于零〕等于零〕不能确定。300K101.325kPa1mol条件下，于活塞上突然施加202.65kPa202.65kPa，此过程的熵差△S；假设在300K的大热源中的带活塞汽缸内有同一始态抱负气体，同样于活塞上施加202.65kPa的外压进展压缩直到平衡为止，则此压缩过程中系统的△S〔系〕，△S〔热源〕，△S〔隔〕。a〕b〕〕〕可能大于也可能小于零。封闭系统经一恒压过程后，其与环境所交换的热 。〔〕〕应等于该系统的焓〔〕；〔d〕因条件缺乏无法推断。在肯定的T,P下，由纯A(l)与纯B〔l〕混合成抱负态混合物，则此过程的Q ，mmix

H m

Smix

， Gmix m

U 。mix m〕b〕c〕〕不能确定。A

ΘA

RTlnaA

aA

为活度。假设承受不同的标准状态，上式中A

，ΘA

a 。A〕〕〔〕〔〕无法确定。在肯定的外压下，易挥发的纯溶剂A中参加不挥发的溶质B形成稀溶液，A,B可生成固溶体，则此稀溶液的凝固点Tf

将随着bB

的增加而 ，此稀溶液的沸点将随着 bB

的增加而 。〕〕c〕〔d〕无肯定规律变化。T,V恒定下的气相反响ABD，反响前A的初始浓度为c ，速率常数为k A,0 A应掉所需的时间为一i有限值t ，而且t c /k ，则此反响必为 。 A,0 A〕〔〕c0.5〕零级反响。三、计算题〔1590〕1mol抱负气体依次经过以下过程〔〕恒温下从25℃升温至10〔〕至二倍体积；(c〕25℃.试计算整个过程的Q、W、△U及△H1mol、300K、101.325kPa的抱负气体，在恒定外压下恒温压缩至内外压力相等，然后再1000K，此时系统的压力为1628.247kPa，求整个过程的Q、W、△U及△H。该气体C=12.47J.K-1.mol-1。V,m1mol25℃101.325kPa506.63kPa200℃的最终状态，求此过程的Q、W、△U、△H及△S300KA2

(g)B2

(g)2AB(g)HΘr m

50kJmol-1，SΘ40.00JK1mol-1，CΘ

0.5R。试求在400KHΘSΘ、r m

p,m

r m r mGΘ400Kr m用毛细管上升法测定某液体的外表张力。此液体的密度为 0.790gcm-3，在半径为0.235mm2.561