鋼鐵冶金原理試題1答案

1、垃載対酣 nnnnnnnnnnnn豊躱科技大學(xué)2008 /2009學(xué)年第1學(xué)期鋼鐵冶金原理考試試題A課程號：61102304考試方式：閉卷使用專業(yè)、年級：冶金2006任課教師：考試時(shí)間：2009備 注：一、簡答題（共5題，每題4分，共20分）1. 請給出活度的定義及冶金中常用的三種標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。2. 什么是酸性氧化物、堿性氧化物和兩性氧化物？如何表示爐渣的 堿度？3. 何為化合物的分解壓、開始分解溫度及沸騰分解溫度？4. 何為溶液中組分的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自山能？寫出形成質(zhì)量理標(biāo) 準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自山能汁算式。5. 何為氧化物的氧勢？氧化物的氧勢與其穩(wěn)定性關(guān)系如何？二、填空題（共20空，每空1分，

2、共20分）1. 在恒溫、恒壓下，溶液的熱力學(xué)性質(zhì) 對某一組元摩爾 量的 偏微分值稱為溶液中該組元的偏摩爾量。2. 在任意溫度下，各 組元在 全部濃度圍均服從拉烏爾定律的溶液稱為理想溶液。3. 按照熔渣離子結(jié)構(gòu)理論,熔渣由簡單的 陽離子、陰離子和復(fù)合 陰 離子團(tuán)所組成。4. 熔渣的氧化性表示熔渣向 金屬液（或鋼液）提供 氧的能力，用熔渣中FeO的活度表示。5. 在一定溫度下，把熔渣具有粘度的組成點(diǎn)連成線，稱為熔渣的等粘度曲線。6. 若化學(xué)反應(yīng)的速率與反應(yīng)物濃度的若干次方成正比 ，且反應(yīng)級數(shù)與反應(yīng)物的計(jì)量系數(shù)相等,這樣的反應(yīng)稱為基元反應(yīng)。7. 氣體分子在 分子（或得華）引力的作用下被吸附到固體或液

3、體的表面上稱為物理吸附；在化學(xué)鍵力的作用下被吸附到固體或液體的表面上，稱為化學(xué)吸附。三、分析題（共2題，每題12分，共24分）1. 請寫出圖1中各條曲線所代表的反應(yīng)，各區(qū)域穩(wěn)定存在的氧化物, 利用熱力學(xué)原理分析各氧化物穩(wěn)定存在的原因。2. 鋼液中C和Cr之間存在化學(xué)反應(yīng)：4C + （Cr3O4） = 3Cr + 4CO, 試用熱力學(xué)原理分析有利于實(shí)現(xiàn)去碳保珞的熱力學(xué)條件。1UU806040200400600t t 80010001 200675 737溫度八C圖1四、計(jì)算題（共3題，每題12分，共36分）1. 測得溫度1873K還原渣及GCrlo鋼的表面力分別為0. 45及 1.63NL,兩者

4、的接觸角a = 38。試求鋼一渣的界面力，并確定此種 還原渣能否在鋼液中乳化？解：%mbj2b”g,cos=1.632 + 0.452 - 2 X1.63 X 0.45 x cos38= 1.305鋪展系數(shù)：S = b,廠 b廠 % =1.63 - 0.45 -1.305 = -0.125 鋪展系數(shù)小于0,說明此熔渣不易在鋼渣中乳化。2. 在用CO還原鐵礦石的反應(yīng)中，1173K的速率常數(shù)A:, =2.987 x 10_2-19.1471gE嚴(yán)2.978x10-2、5.623x10-21 i1173 1273(2) 1673K 下的 k(5.623 x1()4 lg丄789231119.147

5、12731673=-0.774lg & = lg 5.623 xlO2 + 0.774 = -0.48所以 k=0.331$(3) 1673K的可逆反應(yīng)的速率常數(shù)：紅(1 +亠)k+ = 0.331皿=-MlnKlgK：=22800- 2426 =-0.555,=0.27819.147x167319.147所以：k(+ )_ 0.331x(1+1_l52s八 KI 0.278 J3. 求下列反應(yīng)的亠G,及溫度為1273K時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)。Fe2SiOSs) + 2C(石)=2&(s)+ SiO2(s)+2CO已知：FeO(s)+ C(石)=Fe(s)+ CO ； ArG, = 158970 -

6、 160.25T J molx2FeO(s)+ SiO2(s)= F-e2SiO2(s)；=-36200 + 21.09T J 解：反應(yīng)的線形組合關(guān)系為：2FeO(s)+ SiO2(s)= Fe2SiO2(s)； G, = -36200 + 21.09T(1)FeO(s)+ C(石)=Fe(s)+ CO ； ,.&； = 158970 - 160.25T(2)Fe2SiOA(s) + 2C(石)=2Fe(s) + SiO2(s)+2CO(3)通過比較可知：ArG； = -SrGn(1) + 2ArG;(2)= 354140 - 314.597J moP1由島=-RTnK)可以得到：lg K :

7、354140314.59 t t=一+= 1.90 119.147x127319.147K。=79.624. 在1773K時(shí)與純氧化鐵渣平衡的鐵液的氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 208%,在相同溫度下與成分為 w(Ca0)=36. 4%, w(Mg0)=3. 2%, w(Mn0)=3. 6%,w（SiO：）=36. 6%, w（FeO）二20. 2%的熔渣平衡的鐵液的氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 066%。試計(jì)算熔渣中FeO的活度。一、簡答題（共5題，每題4分，共20分）3. 何為化合物的分解壓、開始分解溫度及沸騰分解溫度？分解壓：化合物分解反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，氣體的平衡分壓；（2分）開始分解溫度：當(dāng)化合物的分解壓等于

8、環(huán)境中相應(yīng)氣體的分壓時(shí)的溫度;（1分）沸騰分解溫度：當(dāng)化合物的分解壓等于環(huán)境中氣體的總壓時(shí)的溫度。（1分）4. 何為溶液中組分的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自山能？寫出形成質(zhì)量1%標(biāo)準(zhǔn)溶 液的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自山能汁算式。標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自山能：某純組分溶解于熔劑中，形成標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)吉布斯自由能的變化值；（2分）形成質(zhì)量1%標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自山能訃算式：MG：；|=RTln（Y；） ） o （2 分）11lOOMi5. 何為氧化物的氧勢？氧化物的氧勢與其穩(wěn)定性關(guān)系如何？氧化物的氧勢：在一定溫度下氧化物分解反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，反應(yīng)的RT In Po2（平）；（2 分）氧化物的氧勢與其穩(wěn)定性關(guān)系：氧化物的氧勢值越大

9、，其穩(wěn)定性越差。（2分）四、計(jì)算題（共3題，每題12分，共36分）2.在1873K時(shí)與純氧化鐵渣平衡的鐵液的氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 211%,與成分為w（CaO）=36. 4%, w（MgO）=3. 2%, w（Mn0）=3. 6%, w（SiO2）=36. 6%, w（FeO） =20. 2%的熔渣平衡的鐵液的氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 052%。試汁算熔渣中FeO的活度與活度系數(shù)。解:（FeO）= Fe + O（1分）%OLo =二aFeO.0 211 =0.2111（2分）%OJa FeO =Lo0.052（1分）0.211a FeOVFeO =XFeO 0.246（2分）XFeO36.4IlCaO

10、 =56= 0.65（0. 5 分）3.2nMgo =二 40：0.08（0.5 分）36.6nSiO2 =60= 0.61（0.5 分）20.2nFeO =:72= 0.28（0.5 分）3.6nMnO =二71：0.05（0.5 分）工n = 1.67（0.5 分）nFeoA FeO =-0 28-0.168（1分）n 1.67YFcO =0.2460.168= 1.46（2分）3用不銹鋼返回料吹氧熔煉不銹鋼時(shí)，采用氧壓為1.5xlO4Pa的真空度，鋼液中珞的活度acr= 10.85及碳的活度系數(shù)& =0.74,試求吹煉溫度為2023K時(shí)鋼液的碳含量wCo已知:反應(yīng) 4C + (CrsO4)= 3Cr + 4CO 的AG0 = 934706 - 617.22T（J moL）。解:4C + （CrsO4）= 3Cr + 4COlgK = 31gacr + 41g Pco -41gaclgK = -=RT一934706-617.22x2023 卻o（3 分）19.147x2023Pco =0.15atm, acr = 10.85 , fc = 0