冶金原理復(fù)習(xí)

1、.第一篇 冶金熔體第一章 冶金熔體概述 1. 什么是冶金熔體？它分為幾種類型？ 在火法冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)產(chǎn)物（或中間產(chǎn)品）稱為冶金熔體。它分為：金屬熔體、熔渣、熔鹽、熔锍。2. 何為熔渣？簡(jiǎn)述冶煉渣和精煉渣的主要作用。 熔渣是指主要由各種氧化物熔合而成的熔體。冶煉渣主要作用在于匯集爐料中的全部脈石成分，灰分以及大部分雜質(zhì)，從而使其與熔融的主要冶煉產(chǎn)物分離。精煉渣主要作用是捕集粗金屬中雜質(zhì)元素的氧化物，使之與主金屬分離。3. 什么是富集渣？它與冶煉渣的根本區(qū)別在哪里？富集渣：使原料中的某些有用成分富集與爐渣中，以便在后續(xù)工序中將它們回收利用。冶煉渣：匯集大部分雜質(zhì)使其與熔融的

2、主要冶煉產(chǎn)物分離。4. 試說明熔鹽在冶金中的主要應(yīng)用。在冶金領(lǐng)域，熔鹽主要用于金屬及其合金的電解生產(chǎn)與精煉。熔鹽還在一些氧化物料的熔鹽氯化工藝以及某些金屬的熔劑精煉法提純過程中廣泛應(yīng)用。第二章 冶金熔體的相平衡圖 1. 在三元系的濃度三角形中畫出下列熔體的組成點(diǎn)，并說明其變化規(guī)律。 X ： A 10% ， B 70% ， C 20% ； Y ： A 10% ， B 20% ， C 70% ； Z ： A 70% ， B 20% ， C 10% ； 若將 3kg X 熔體與 2kg Y 熔體和 5kg Z 熔體混合，試求出混合后熔體的組成點(diǎn)。 2. 下圖是生成了一個(gè)二元不一致熔融化合物的三元系相

3、圖（1） 寫出各界限上的平衡反應(yīng)（2） 寫出P、E兩個(gè)無變點(diǎn)的平衡反應(yīng)（3）分析下圖中熔體 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 的冷卻結(jié)晶路線。 3. 在進(jìn)行三元系中某一熔體的冷卻過程分析時(shí)，有哪些基本規(guī)律？答：1 背向規(guī)則 2杠桿規(guī)則 3直線規(guī)則 4連線規(guī)則 5 三角形規(guī)則 6重心規(guī)則 7切線規(guī)則 8共軛規(guī)則等第三章 冶金熔體的結(jié)構(gòu) 1. 熔體遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)無序的實(shí)質(zhì)是什么？ 2. 試比較液態(tài)金屬與固態(tài)金屬以及液態(tài)金屬與熔鹽結(jié)構(gòu)的異同點(diǎn)。 3. 簡(jiǎn)述熔渣結(jié)構(gòu)的聚合物理論。其核心內(nèi)容是什么？ 第四章 冶金熔體的物理性質(zhì) 1. 什么是熔化溫度？什么是熔渣的熔化性溫度？ 解：熔化溫度是指由其固態(tài)

4、物質(zhì)完全轉(zhuǎn)變成均勻的液態(tài)時(shí)的溫度。熔渣的熔化性溫度是指黏度由平緩增大到急劇增大的轉(zhuǎn)變溫度。2. 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，某煉鉛廠的鼓風(fēng)爐爐渣中存在大量細(xì)顆粒鉛珠，造成鉛的損失。你認(rèn)為這是什么原因引起的？應(yīng)采取何種措施降低鉛的損失？解;當(dāng)金屬熔體與熔渣接觸時(shí)，若兩者的界面張力太小，則金屬易分散于熔渣中，造成有價(jià)金屬的損失，只有當(dāng)兩者的界面張力足夠大時(shí)，分散在熔渣中的金屬微滴才會(huì)聚集長(zhǎng)大，并沉降下來，從而與熔渣分離。造成該廠鉛損失的原因是因?yàn)楣娘L(fēng)爐爐渣與鉛熔體兩者界面張力太小，采取的措施為調(diào)整爐渣的組成。第五章 冶金熔體的化學(xué)性質(zhì)與熱力學(xué)性質(zhì) 1. 某工廠爐渣的組成為： 44.5% SiO 2 ， 13.8%C

5、aO ， 36.8%FeO ， 4.9%MgO 。試計(jì)算該爐渣的堿度和酸度。原子量：Mg 24Si 28 Ca 40 Fe 56Mn 55P 31Zn 65解：R=（Wcao+WMgo）/WSIO2=(13.8+4.9)/44.5=0.42 r=Wo(酸性氧化物)/Wo（堿性氧化物） =Wo(sio2)/Wo(CaO)+Wo（MgO）+Wo(FeO) =(44.5*32/60)/(13.8*16/56+36.8*16/71.8+4.9*16/40) =1.682. 什么是熔渣的堿度和酸度？ 堿度熔渣中主要堿性氧化物含量與主要酸性氧化物含量（質(zhì)量）之比，用R（B、V）表示。當(dāng)R1，呈堿性。R1，

6、呈酸性酸度 熔渣中結(jié)合成酸性氧化物的氧的質(zhì)量與結(jié)合成堿性氧化物的氧的質(zhì)量之比，一般用 r 表示。一般說來，酸度小于或等于1的渣屬于堿性渣。3. 已知某爐渣的組成為（WB / % ）：CaO 20.78 、SiO2 20.50 、FeO 38.86 、Fe2O3 4.98 、MgO10.51 、MnO 2.51 、P2O5 1.67 ，試用四種不同的堿度表達(dá)式計(jì)算該爐渣的堿度。原子量：Mg 24Si 28 Ca 40 Fe 56Mn 55P 31Zn 651) R=Wcao/ WSIO2=20.7/20.5=1.01 2) 對(duì)于Al2O3或 MgO含量較高的渣 R= Wcao/（WSIO2+WA

7、L2O3） R=( Wcao+WMgO)/( WSIO2+WAL2O3)此題中無Al2O3，僅MgO含量較高，故R=( Wcao+WMgO)/ WSIO2 =（20.78+10.51）/20.50=1.53 3）對(duì)于含P2O5 較高的渣R=Wcao/ （WSIO2+WP2O3）=20.78/(20.50+1.67)=0.944) 一般爐渣，既要考慮CaO和sio2對(duì)堿度的影響，也要考慮其他主要氧化物如MgO、MnO、P2O5、Al2O3等對(duì)堿度的影響R=（Wcao+WMgo+WMNO）/( WSIO2+ WAL2O3+ WP2O3) =(20.78+10.51+2.51)/(20.50+0+1

8、.67)=1.52利用CaO-Al2O3-SiO2系等溶度曲線圖求1600時(shí)組成為（WB%）CaO26、sio243、MgO4、Al2O320、P2O57的熔渣中SiO2 和Al2O3的活度解：設(shè)熔渣為100g,則有CaOSiO2MgOAl2O3P2O5WB（g）26434207MB566040102142Nb(mol)0.4640.7170.10.1960.049Xb0.3040.4700.0660.1280.032 由表中數(shù)據(jù)可得xCaO=x(CaO+MgO)=0.370xSiO2 =x(SiO2+ P2O5)=0.502x Al2O3=0.128由CaO-Al2O3-SiO2等活度曲線圖

9、查得：SiO2=0.2+0.2/5=0.24Al2O3=0.03+0.02/3=0.037第二篇 冶金過程的熱力學(xué)基礎(chǔ) 第六章 概述1. 已知反應(yīng)Ni(CO)4 (g) = Ni (s) + 4 CO (g) 的=133860-368.1T J mol -1試求：（1） 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，分別在300 K和400 K時(shí)能否利用上述反應(yīng)制取金屬鎳；（2）在400 K時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的限度及當(dāng)開始時(shí)Ni(CO)4 (g)的分壓為P ，并設(shè)分解反應(yīng)過程中總體積不變，求Ni(CO)4 (g)的分解率；（3）分析進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化率的途徑。第七章 化合物生成 分解反應(yīng) 1 已知反應(yīng) Li2CO3(l) =Li 2O (

10、s) +CO2 的 =325831-288.4 T J mol -1 (10001125K) 試求：（ a ）其分解壓與溫度的關(guān)系； （ b ）當(dāng)氣相 和總壓分別為 0.2 和 時(shí)，計(jì)算其開始分解溫度和化學(xué)沸騰溫度。 （ c ）將 1mol Li 2CO3 置于容積為 22.4 L的密閉容器中控制溫度為 700 求 Li 2 CO3 的分解率。 2 已知反應(yīng) LaN (s) =La (s) + N 2 的 =301328-104.5 T KJ mol ( 2981000K ） 試求 1000K 時(shí) LaN 的分解壓。 3 試根據(jù)式 f G * (MeO) = RT ln P O2(MeO) R

11、T ln P 說明氧化物的氧勢(shì) 中 項(xiàng)的物理意義。 4 試解釋氧勢(shì)圖上 Na2O 、 MgO 的-T 線上各轉(zhuǎn)折點(diǎn)的原因。 5試計(jì)算碳酸鎂在空氣中的開始離解溫度和化學(xué)沸騰溫度。已知： MgO+CO2=MgCO3 (T)=-110750.5+120.12T , J6. 已知反應(yīng)2 Al（l）+ O2 = Al2O3（s）的為= -1680685 + 321.3T J mol -1 （923-1973K）求1900 K時(shí)Al2O3的分解壓。第八章 熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用 1 說明電勢(shì)-pH 圖中 a 線和 b 線的意義，為什么在 Au-H2O 中（沒有配合物 CN - 存在）不能控制電勢(shì)在 A

12、u 3+ 的穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，從而使 Au 浸出進(jìn)入溶液。 2 某物料的主要組分為 CuO 和 FeO 在浸出過程中采取什么措施可使兩者分離。 第九章 還原過程 1 求碳?xì)饣磻?yīng)在 1273K ，總壓為 2 10 5 Pa 時(shí)氣相 CO 的平衡濃度。 解：C(s)+CO(g)=2CO(g)rGm0=170707-174.47T J/mol根據(jù)上式得，1273K時(shí)LgKP0=(-170707+174.47T)/19.147T =(-170707+174.47*1273)/19.147*1273=2.109KP0=128.4代入下式Pco/P0=(KP02/4)+ KP0*P/P0- KP0/2 =(12

13、8.42/4)+128.4*2*105/101325=1.970CO=- KP0/2+(KP02/4)+ KP0*PC/PO0* P0*100% =(197*1.01325*105*100%)/(2*105)=98.5%2.用硅熱還原法按下反應(yīng)制取金屬鎂 2 MgO (s) + Si (s) =2 Mg (g) + SiO2(s) 已知上反應(yīng) = 610846-258.57T J mol -1 要求還原溫度為1300，求應(yīng)保持的真空度。解：反應(yīng)rGm=rGm0+2RTLn(P/P0) =610846-258.57+38.294 TLg(P/P0)當(dāng)t=1300，rG=0時(shí)Lg(P/P0)=（-

14、610846+258.57*1573）/（1573*28.294）=-3.89(P/P0)=4.087*10-4 P=41.4 Pa3.根據(jù)氧勢(shì)圖估算Cu2O、NiO、Fe2O3(還原成Fe3O4)在1273K時(shí)用CO+CO2混合氣體還原時(shí)，氣相平衡 CO/CO2 的比值。4. 利用鋁在真空下還原氧化鈣，其反應(yīng)為： 6CaO (s) +2Al (l) =3Ca (g) +3CaOAl2O3(s) =659984-288.75T J mol -1 求：（ a ）如使反應(yīng)能在 1200 進(jìn)行，需要多大的真空度？（ b ）如采用 1.33Pa 的真空度，求 CaO 被 Al 還原的開始溫度；（ c

15、）在同樣的真空度（ 1.33Pa ）下，按下反應(yīng)進(jìn)行還原:3CaO (s) +2Al (l) =3Ca (g) + Al2O3(s) = 703207- 261. 94 T 試估計(jì)復(fù)雜化合物的形成對(duì)還原的作用。解：根據(jù)等溫方程，有rGm0=-RTln（Pca/P0）3=-3 RTln（Pca/P0）ln（Pca/P0）=(659984-288.75T)/3*8.314T當(dāng)T=1200+273=1473K時(shí)ln（Pca/P0）=-6.38Pca/P0=0.001695Pca(g)=0.01695*101325=171.76Pa故真空度為172PaPca(g)=10PaLn(10/101325)=

16、11.58-26460.7/TT=1272K當(dāng)真空度為10Pa時(shí)，CaO被鋁還原的開始溫度為1272K（999）根據(jù)等溫方程有rGm0=-RTln（Pca/P0）3=-3 RTln（Pca/P0）703207-261.94T=-3*8.314T ln（Pca/P0）T=1429.3K從上可得知1：對(duì)產(chǎn)生氣體產(chǎn)物的熱還原過程而言，降低系統(tǒng)壓強(qiáng)相應(yīng)地降低生成物的氣態(tài)產(chǎn)品的蒸汽壓，將有利于還原反應(yīng)，即降低了還原反應(yīng)的開始溫度2：生成復(fù)雜化合物，降低了還原產(chǎn)物的活度，有利于提高還原效果，即在相同的還原效果下，降低了還原反應(yīng)的開始溫度，在此題中生成復(fù)雜化合物與未生成復(fù)雜化合物相比，溫度下降了430.3第

17、十章 高溫分離提純過程 1 已知 Sn-Cd 合金含 Cd 1% ( 質(zhì)量 )，在 955K 時(shí) Cd 在 Sn 中的活度系數(shù)為 2.26( 純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài) )，Cd的飽和蒸氣壓 33.3 kPa，Sn的飽和蒸氣壓為1.310-6 Pa 。 求：（ a ） 955K 時(shí)上述合金中 Cd 的蒸氣壓； （ b ）氣相中鎘與錫的摩爾比；cd/sn解：sn-cd合金中各物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)（以100g即）Xsn=(99/118.7)/(99/118.7)+(1/112.4)=0.989Xcd=(1/112.4)/(99/118.7)+(1/112.4)=0.011 Pcd=Pcd* Xcd*cd=33.3*0.011*2.26=0.83 PaPsn= Psn* Xsn=1.5*10-6*0.989=1.286*10-6 Pa Pcd/ Psn=ncd