北京科技大學(xué)-冶金物理化學(xué)-模擬三套卷及答案

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN北京科技大學(xué)-冶金物理化學(xué)-模擬三套卷及答案PAGE北京科技大學(xué)2012年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題（一）試題編號(hào)：809試題名稱：冶金物理化學(xué)簡答題（每題7分，共70分）試用熱力學(xué)原理簡述氧勢圖中各直線位置的意義。簡述規(guī)則溶液的定義。簡述熔渣分子結(jié)構(gòu)理論的假設(shè)條件。已知金屬氧化反應(yīng)方程式（1）、（2）、（3），判斷三個(gè)方程式中，哪個(gè)M是固相，液相，氣相？確定之后，計(jì)算M的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。已知（1）2M+O2=2MO（s）ΔG1（2）2M+O2=2MO（s）ΔG2θ（3）2M+O2=2MO（s）ΔG35.簡述三元系相圖的重心規(guī)則。6.試推導(dǎo)當(dāng)O2在氣相中的分壓小于0.1Pa時(shí)硫容量的一種表達(dá)式。7.試寫出熔渣CaO-SiO2的光學(xué)堿度的表達(dá)式。8.推導(dǎo)在鐵液深度為H的耐火材料器壁上活性空隙的最大半徑表達(dá)式。9.簡述雙膜傳質(zhì)理論。10.試推氣固相反應(yīng)的未反應(yīng)核模型在界面化學(xué)反應(yīng)為限制環(huán)節(jié)時(shí)的速率方程。計(jì)算題（30分）在600℃下用碳還原FeO制取鐵，求反應(yīng)體系中允許的最大壓力。已知：FeO（s）=Fe（s）+1/2O2(g)ΔrGθ=259600C(s)+O2=CO2(g)ΔrGθ2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔrGθ相圖題（25分）標(biāo)明各相區(qū)的組織。分析x點(diǎn)的冷卻過程，畫出冷卻曲線，并用有關(guān)相圖的理論解釋。對(duì)渣-鋼反應(yīng)[A]+(B2+)=(A2+)+[B]（25分）分析該反應(yīng)有幾個(gè)步驟組成。如改變上述反應(yīng)體系的攪拌條件能引起反應(yīng)速度的變化，試問界面反應(yīng)和傳質(zhì)步驟哪個(gè)是控速環(huán)節(jié)。北京科技大學(xué)2012年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題（二）試題編號(hào)：809試題名稱：冶金物理化學(xué)簡答題（每題7分，共70分）對(duì)于有溶液參加的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)組元[i]的活度以不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)計(jì)算時(shí)，對(duì)下列各熱力學(xué)參數(shù)的數(shù)值是否有影響？

化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化Δ化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能變化Δ[i]組元的化學(xué)勢μ[i]組元的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢μ[i]組元的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能Δ[i]組元的平衡濃度試寫出二元G-D方程的一種表達(dá)式。試寫出多元系鐵溶液中組元i的相互作用系數(shù)的表達(dá)式。簡述熔渣分子結(jié)構(gòu)理論的假設(shè)條件。簡述溶液組份活度以1%溶液的濃度為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的定義，并說明其在冶金物理化學(xué)中的作用。在氧勢圖上，為什么2C+O2=2CO的ΔrGθ對(duì)串聯(lián)反應(yīng)ABC，分別描述反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的條件？

試舉例說明氣液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)在冶金中應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例。試描述多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基本方程中的傳質(zhì)系數(shù)Kd的可能的形式。簡述表面更新理論。二．（25分）爐渣組成如下（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）：組元CaOMgOSiO2MnOFeOFe2O3Cr2O3深度31.524.368.141.7140.258.785.24Mr56.140.360.070.971.9159.8151.0試計(jì)算1600℃時(shí)，爐渣中FeO的活度。假定爐渣中存在的復(fù)合氧化物為：2CaO·SiO2、CaO·Fe2O3、FeO·Cr2O3三．（25分）溶解于鐵中的鋁的氧化反應(yīng)為2[Al]+3/2O2=Al2O3(s)，γAlο=0.029。計(jì)算Al利用1）純鋁（液態(tài)），2）假想純鋁，3）質(zhì)量1%Al溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，Al2O3在已知：2Al(l)+3/2O2=Al2O3(s)，Δ四．（30分）對(duì)于氣固反應(yīng)A(g)+bB(s)=gG(g)+sS(s)1)畫出未反應(yīng)核模型的示意圖，并描述反應(yīng)步驟；2）推導(dǎo)氣體反應(yīng)物在固體產(chǎn)物層中的內(nèi)擴(kuò)散為限制環(huán)節(jié)時(shí)的速率方程（假設(shè)界面化學(xué)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)）北京科技大學(xué)2012年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題（三）試題編號(hào)：809試題名稱：冶金物理化學(xué)簡答題（每題7分，共70分）對(duì)于純金屬M(fèi)在鐵液中的溶解反應(yīng)M=[M],當(dāng)[M]以1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，推導(dǎo)其標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能的表達(dá)式。試寫出多元系鐵溶液中組元i的相互作用系數(shù)的表達(dá)式。用熱力學(xué)原理簡要描述熔渣的氧化還原能力。簡述三元系相圖的切線規(guī)則。試寫出硫容量的一種表達(dá)式。寫出規(guī)則溶液的過剩熱力學(xué)函數(shù)Δmix試用膜理論描述反應(yīng)2[Mn]+(SiO2)=2(MnO)+[Si]的動(dòng)力學(xué)機(jī)理。試寫出多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本表達(dá)式，并解釋每項(xiàng)的物理意義。簡述γi為什么在單一的鐵溶液相中碳-氧反應(yīng)很難形成CO氣泡？

二．（25分）對(duì)如下相圖試分析M1點(diǎn)冷卻過程分析，并畫出冷卻曲線。三．（25分）將含w[C]=3.8%,w[Si]=1.0%的鐵水兌入轉(zhuǎn)爐中，在1250℃下吹氧煉鋼，假定氣體壓力為100kPa，生成的SiO2為純物質(zhì)，試問當(dāng)鐵水中[C]與[Si]均以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)以及均以1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，鐵水中哪個(gè)元素先氧化

已知：eCC=0.14，eCSi=0.08，C(s)+1/2O2=COΔfSi(l)+O2=SiO2(s)ΔfC(s)=[C]1%ΔSi(l)=[Si]1%Δ四．（30分）直徑為1.2cm的FeO球團(tuán)，在800℃、0.1MPa的CO氣流內(nèi)進(jìn)行還原，還原產(chǎn)物為多孔結(jié)構(gòu)鐵。已知還原反應(yīng)屬CO氣體在產(chǎn)物層內(nèi)擴(kuò)散控速，球團(tuán)密度4.8×103kg/m3，M（FeO）=72×10-3kg/mol.產(chǎn)物層內(nèi)CO有效擴(kuò)散系數(shù)為2×10-4m2/s.還原反應(yīng)為FeO+CO（g）=Fe（s）+CO2（g）k=0.696.假設(shè)還原前后球團(tuán)直徑不變，試推導(dǎo)并計(jì)算完全反應(yīng)所需的時(shí)間。北京科技大學(xué)2012年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題答案（一）簡答題（每題7分，共70分）試用熱力學(xué)原理簡述氧勢圖中各直線位置的意義。答:氧勢圖中，各直線位置有高有低，1）直線位置越低，則氧化物越穩(wěn)定，越難被還原；2）同一溫度下，幾種元素同時(shí)與氧相遇，則位置低的元素最先氧化；3）低位置的元素可將高位置的元素形成的氧化物還原。用熱力學(xué)理論來解釋：對(duì)反應(yīng)2x/yM+O2=2/yMxOyΔrG12x/yN+O2=2/yNxOyΔrG若ΔrG1＜ΔrG2，即反應(yīng)2x/yM+O2xM+NxOy=xN+MxOyΔrG=ΔrG1－說明該反應(yīng)可以進(jìn)行，即位置較低的元素M能將位置較高的N形成的氧化物NxOy還原。簡述規(guī)則溶液的定義。答：過?；旌蠠岵粸榱悖旌响嘏c理想溶液的混合熵相同的溶液叫做規(guī)則溶液。簡述熔渣分子結(jié)構(gòu)理論的假設(shè)條件。答：1）熔渣是由各種電中性的簡單氧化物分子及它們之間形成的復(fù)雜氧化物分子組成的理想溶液；簡單氧化物分子與復(fù)雜氧化物分子之間存在著化學(xué)平衡，平衡時(shí)的簡單氧化物的摩爾分?jǐn)?shù)叫該氧化物的活度。以簡單氧化物存在的氧化物叫做自由氧化物，以復(fù)雜氧化物存在的氧化物叫做結(jié)合氧化物。(郭漢杰冶金物理化學(xué)P50)4.已知金屬氧化反應(yīng)方程式（1）、（2）、（3），判斷三個(gè)方程式中，哪個(gè)M是固相，液相，氣相？確定之后，計(jì)算M的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。已知（1）2M+O2=2MO（s）ΔG1（2）2M+O2=2MO（s）ΔG2（3）2M+O2=2MO（s）ΔG3答：如M在溫度T1處發(fā)生相變，剛ΔGθ-T曲線斜率增加可知（2）式中M為氣相，（3）式中M為液相，（1）式中M令（1）=（3）式，得T1=860.74（K）此溫度為M的熔點(diǎn)。令（2）=（3）式，得T2=1277.60（K）此溫度為M的沸點(diǎn)。（相關(guān)知識(shí)點(diǎn)參見郭P17）簡述三元系相圖的重心規(guī)則。答：在濃度三角形ABC內(nèi)，若三個(gè)已知成分和質(zhì)量的體系混合，他們?cè)谌迪鄨D處于x,y,z位置，則其混合后所形成的新的體系p點(diǎn)位于這個(gè)三角形的重心位置。（郭P68）試推導(dǎo)當(dāng)O2在氣相中的分壓小于0.1Pa時(shí)硫容量的一種表達(dá)式。答：當(dāng)PO2小于0.1Pa時(shí)，反應(yīng)為1/2S2(g)+(O2-)=1/2O2+(S2-)可得：Ks=（X所以Cs=(%S)（(郭P263)試寫出熔渣CaO-SiO2的光學(xué)堿度的表達(dá)式。答：對(duì)于CaO-SiO2體系，Ni為NCaO=xNSiO2=2光學(xué)堿度∧=NCaO·∧CaO+NSiO2·∧推導(dǎo)在鐵液深度為H的耐火材料器壁上活性空隙的最大半徑表達(dá)式。答：設(shè)孔隙都能成為氣泡產(chǎn)生的核心，固相與液相間的接觸角為θ，表面張力所產(chǎn)生的附加壓力與液體產(chǎn)生的重力方向相反，數(shù)值可由下式計(jì)算:P而r=2σR=2σcos式中，R為液相彎月的曲率半徑。設(shè)液體的密度為ρ1，g為重力加速度，H為由液體表面到固相表面的高度，則靜壓力根據(jù)P附=P靜，可以求出活性孔隙半徑的上限r(nóng)max=-2σ（郭P127）簡述雙膜傳質(zhì)理論。答：1）.在兩個(gè)流動(dòng)相的相界面兩側(cè)，都有一個(gè)邊界薄膜。物質(zhì)從一個(gè)相進(jìn)入另一個(gè)相的傳質(zhì)過程的阻力集中在界面兩側(cè)膜內(nèi)。2）.在界面上，物質(zhì)的交換處于動(dòng)態(tài)平衡。3）.在每相的區(qū)域內(nèi)，被傳輸?shù)慕M元的物質(zhì)流密度（J），對(duì)液體來說與該組元在液體內(nèi)和界面處的濃度差（cl-ci）成正比；對(duì)于氣體來說，與該組元在氣體界面處及氣體體內(nèi)分壓差（Pi-Pg）成正比。4）.對(duì)流體1-流體2組成的體系中，兩個(gè)薄膜中流體是靜止不動(dòng)的，不受流體內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的影響。各相中的傳質(zhì)被看做是獨(dú)立進(jìn)行的，互不影響。若傳質(zhì)方向是由一個(gè)液相進(jìn)入另一個(gè)氣相，則各相傳質(zhì)的物質(zhì)流密度J可以表示為液相：Jl=kl(ci-ci氣相：Jg=kg(Pi-Pi(郭P110)試推氣固相反應(yīng)的未反應(yīng)核模型在界面化學(xué)反應(yīng)為限制環(huán)節(jié)時(shí)的速率方程。（答案見郭漢杰冶金物理化學(xué)P119-120）計(jì)算題（30分）在600℃下用碳還原FeO制取鐵，求反應(yīng)體系中允許的最大壓力。已知：FeO（s）=Fe（s）+1/2O2(g)ΔrGθ=259600C(s)+O2=CO2(g)ΔrGθ2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔrGθ解：C還原FeO制取Fe，生成CO和CO2則反應(yīng)平衡時(shí)Pco+Pco2即為反應(yīng)體系允許的最大壓力。對(duì)反應(yīng)FeO(s)+1/2C(s)=Fe(s)+1/2CO2(g)?rG=?r=8301.19+3629.68ln平衡時(shí)?rG=0，得Pco對(duì)反應(yīng)FeO(s)+C(s)=Fe(s)+CO(g)?rG=?=16752.87+7259.37ln平衡時(shí)?rG=0，得則P總=Pco2+Pco=20372Pa相圖題（25分）標(biāo)明各相區(qū)的組織。如圖。L+CL+BL+AL+CL+BL+A分析x點(diǎn)的冷卻過程，畫出冷卻曲線，并用有關(guān)相圖的理論解釋。x點(diǎn)冷卻到液相面上，析出固相A（二相，三組元，自由度為2）隨著A的析出，液相成分變化沿xm方向進(jìn)行，到E3E線上的m點(diǎn)時(shí)，開始有純固相A、C共同析出（三相，自由度為1）在C即將析出但還沒有析出的時(shí)刻，純固相A與液相m的量可由杠桿定律求出：W繼續(xù)冷卻，液相成分沿二元共晶線mE移動(dòng)，二固相A、C同時(shí)析出，直至E；初至E點(diǎn)時(shí)，B即將析出但還沒有析出時(shí)，純固相A、C的量與液相WE的量也可由直線規(guī)則求出;WA+在E點(diǎn)全部結(jié)晶為固相A+B+C，液相消失，為三相，自由度為1。3.對(duì)渣-鋼反應(yīng)[A]+(B2+)=(A2+)+[B]（25分）(1)分析該反應(yīng)有幾個(gè)步驟組成。(2)如改變上述反應(yīng)體系的攪拌條件能引起反應(yīng)速度的變化，試問界面反應(yīng)和傳質(zhì)步驟哪個(gè)是控速環(huán)節(jié)。答:1）該反應(yīng)由五步組成鋼液中A向鋼渣界面擴(kuò)散渣中B2+向鋼渣界面擴(kuò)散發(fā)生界面反應(yīng)生成的A2+向渣中擴(kuò)散生成的B向鋼液中擴(kuò)散攪拌可以引起反應(yīng)速度的變化，說明傳質(zhì)為控速環(huán)節(jié)。北京科技大學(xué)2012年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題答案（二）簡答題（每題7分，共70分）1對(duì)于有溶液參加的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)組元[i]的活度以不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)計(jì)算時(shí)，對(duì)下列各熱力學(xué)參數(shù)的數(shù)值是否有影響？

化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化Δ有化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)有化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能變化Δ無[i]組元的化學(xué)勢μ無[i]組元的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢μ有[i]組元的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能Δ有[i]組元的平衡濃度無2試寫出二原G-D方程的一種表達(dá)式。答:以下為G–D方程的三種形式，可任寫其一x1dG1,m+x2dG2,m=0x1dlna1+x2dx1dlnγ1+x2d3試寫出多元系鐵溶液中組元i的相互作用系數(shù)的表達(dá)式。答：對(duì)Fe–i–j···m多元系，eij=(?logfi?w[j]%4簡述熔渣分子結(jié)構(gòu)理論的假設(shè)條件。答:1）熔渣是由各種電中性的簡單氧化物分子及它們之間形成的復(fù)雜氧化物分子組成的理想溶液；簡單氧化物分子與復(fù)雜氧化物分子之間存在著化學(xué)平衡，平衡時(shí)的簡單氧化物的摩爾分?jǐn)?shù)叫該氧化物的活度。以簡單氧化物存在的氧化物叫做自由氧化物，以復(fù)雜氧化物存在的氧化物叫做結(jié)合氧化物。(郭漢杰冶金物理化學(xué)P50)5簡述溶液組份活度以1%溶液的濃度為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的定義，并說明其在冶金物理化學(xué)中的作用。答：1%溶液標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：活度為1，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1，且符合亨利定律的狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)蒸氣壓P標(biāo)=k%,iP在冶金物理化學(xué)中，鐵液中的組元i一般選1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。6在氧勢圖上，為什么2C+O2=2CO的ΔrGθ答：該反應(yīng)式的?Gθ=?Hθ－T·?Sθ，可知?G對(duì)于2C+O2=2CO?Sθ=2SCOθ因?yàn)镾固θ《S氣θ，又SCOθ≈SO2-?Sθ所以從氧勢圖上，關(guān)系曲線斜率為負(fù)。意義：正是因?yàn)橛辛诉@條曲線，才使鋼鐵冶金中鐵礦石的還原存在可能，因?yàn)樵谘鮿輬D上，處于位置越靠下的物質(zhì)可以還原位置靠上的物質(zhì)，因此只要溫度足夠高，C可以使一切物質(zhì)還原成單質(zhì)。7對(duì)串聯(lián)反應(yīng)ABC分別描述反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的條件？

答：穩(wěn)態(tài)：對(duì)一串聯(lián)反應(yīng)，ABC，若中間產(chǎn)物B的濃度達(dá)到最大的時(shí)間為t=tmax時(shí)，CB=CB，max，此時(shí)，dCBdt=0，生成B與消耗B的速率相等，或k1CA=k2CB（郭P222）8試舉例說明氣液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)在冶金中應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例。答：例如RH爐真空脫氣，其動(dòng)力學(xué)機(jī)理為：溶解于金屬液中的氣體原子通過對(duì)流和擴(kuò)散遷移至金屬液面或氣泡表面在金屬液面或氣泡表面上發(fā)生界面化學(xué)反應(yīng)，生成氣體分子，這一步驟又包括反應(yīng)物的吸附，化學(xué)反應(yīng)本身及氣體生成物的吸附。氣體分子通過氣體邊界層擴(kuò)散進(jìn)入氣相，或被氣泡帶入氣相，并被真空泵抽出。（郭P140）9試描述多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基本方程中的傳質(zhì)系數(shù)Kd的可能的形式。答：層流傳質(zhì)：（kd）x=Dδc'=D若平板長L，在x=0~L范圍內(nèi)（kd）x的平均值，則kd=0.647DL整理后得平均值：kdLD流體流動(dòng)為湍流時(shí)：kdLD=sh=0.647Re10.簡述表面更新理論。答：表面更新理論認(rèn)為流體2的各微元與流體1接觸時(shí)間即壽命各不相同，而是按0~∞分布。設(shè)Φ表示流體微元在界面上的停留時(shí)間分布函數(shù)，則Φ與微元停留時(shí)間的關(guān)系如下0∞以S表示表面更新率，則kd=DS=D(郭P112)二．（25分）爐渣組成如下（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）：組元CaOMgOSiO2MnOFeOFe2O3Cr2O3深度31.524.368.141.7140.258.785.24Mr56.140.360.070.971.9159.8151.0試計(jì)算1600℃時(shí)，爐渣中FeO的活度。假定爐渣中存在的復(fù)合氧化物為：2CaO·SiO2、CaO·Fe2O3、FeO·Cr2O3解：由分子理論可知，爐渣中物質(zhì)應(yīng)為CaO,MgO,FeO,MnO,2CaO·SiO2,CaO·Fe2O3,FeO·Cr2O3取100g渣，則各物質(zhì)的初始濃度為：nCaO0=31.5256.1=0.562nFeO0=40.25則形成復(fù)合物之后，各物質(zhì)濃度為nCaO=nCaO0-2nSiO2nMgO=nMnO0=0.108,nMnO=nFeO=nFeO0-n2CaO.SiO2=nSiO2nCaO.Fe2O3=nFenFeO.Cr2O3=nCr物質(zhì)的總摩爾量：n則FeO的摩爾濃度xFeO=nFeO由分子理論假設(shè)aFeO=xFeO=0.47三．（25分）溶解于鐵中的鋁的氧化反應(yīng)為2[Al]+3/2O2=Al2O3(s)，γAlο=0.029。計(jì)算Al利用1）純鋁（液態(tài)），2）假想純鋁，3）質(zhì)量1%Al溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，Al2O3在已知：2Al(l)+3/2O2=Al2O3(s)，Δ解：反應(yīng)的Δr2Al(l)+3/2O2=Al2O3(S)Δ2Al(l)=2[Al]2Δ2[Al]+3/2O2=Al2O3(S)ΔrGmθ=Δ純液鋁標(biāo)準(zhǔn)態(tài)Δ所以ΔrGmθ=假想純物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)ΔΔrGmθ=－1077498+2質(zhì)量1%溶液標(biāo)準(zhǔn)態(tài)Δ所以：ΔrGmθ=－1077498.48+2四．（30分）對(duì)于氣固反應(yīng)A(g)+bB(s)=gG(g)+sS(s)1)畫出未反應(yīng)核模型的示意圖，并描述反應(yīng)步驟；2）推導(dǎo)氣體反應(yīng)物在固體產(chǎn)物層中的內(nèi)擴(kuò)散為限制環(huán)節(jié)時(shí)的速率方程（假設(shè)界面化學(xué)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)）答：本題答案參見郭漢杰《冶金物理化學(xué)》P114-119北京科技大學(xué)2012年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題答案（三）簡答題（每題7分，共70分）1對(duì)于純金屬M(fèi)在鐵液中的溶解反應(yīng)M=[M],當(dāng)[M]以1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，推導(dǎo)其標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能的表達(dá)式。解:根據(jù)等溫方程式ΔsolGθ=－RTlna2試寫出多元系鐵溶液中組元i的相互作用系數(shù)的表達(dá)式。答：對(duì)Fe–i–j···m多元系，eij=(?logfi?w[j]%3用熱力學(xué)原理簡要描述熔渣的氧化還原能力。答：決定爐渣向鋼液傳氧的反應(yīng)是（FeO）=[O]+[Fe]Kθ=或Lo=[%O]實(shí)驗(yàn)測得lnKθ在T=1873K，Kθ或Lo令L0'當(dāng)L0'>Lo時(shí)，?G=—RTlnLo+RTlnL0當(dāng)L0'<Lo時(shí)，?G4簡述三元系相圖的切線規(guī)則。答：相分界線上任意一熔體，在結(jié)晶時(shí)析出的固相成分，由該點(diǎn)切線與相成分點(diǎn)的連線之交點(diǎn)表示。當(dāng)交點(diǎn)位于濃度三角形邊上，則這段分界線是低共溶線；當(dāng)交點(diǎn)位于濃度三角形邊的延長線上，則這段分界線是轉(zhuǎn)溶線。5試寫出硫容量的一種表達(dá)式。答：當(dāng)PO2小于0.1Pa時(shí)，反應(yīng)為1/2S2(g)+(O2-)=1/2O2+(S2-)可得：Ks=（X所以Cs=(%S)（6寫出規(guī)則溶液的過剩熱力學(xué)函數(shù)Δmix答;ΔmixGmE7試用雙膜理論描述反應(yīng)2[Mn]+(SiO2)=2(MnO)+[Si]的動(dòng)力學(xué)機(jī)理。答：對(duì)該反應(yīng)，由以下5個(gè)環(huán)節(jié)組成：金屬M(fèi)n由鋼液內(nèi)部向鋼-渣界面擴(kuò)散渣中SiO2由渣內(nèi)部向鋼-渣界面擴(kuò)散界面化學(xué)反應(yīng)界面的金屬Si向鋼液內(nèi)部擴(kuò)散界面的MnO向渣內(nèi)部擴(kuò)散8試寫出多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本表達(dá)式，并解釋每項(xiàng)的物理意義。答：J=kd(cs–cb)式中cs—由固體表面向流體內(nèi)傳輸?shù)奈镔|(zhì)在固體和流體界面的濃度cb—該物質(zhì)在流體體內(nèi)的濃度J—該物質(zhì)在界面處擴(kuò)散流密度，J=—D(kd=D9簡述γi答:γiθ，其定義式為γiθ10為什么在單一的鐵溶液相中碳-氧反應(yīng)很難形成CO氣泡？

答：P附=2σR，表示液相中的氣泡除受到外界大氣壓力和液相的靜壓力外，還必須克服表面張力所產(chǎn)生的附加壓力，即氣泡內(nèi)的壓力為大氣壓力、液相靜壓力及附加壓力之和。氣泡越小，表面張力所產(chǎn)生的附加壓力越大，形成氣泡所需要的過飽和度就越大。簡而言之就是，液相中的氣體壓力遠(yuǎn)小于形成氣泡核心所要克服的附加壓力。因此實(shí)際鋼液中不可能形成CO二．對(duì)如下相圖試分析M1點(diǎn)冷卻過程分析，并畫出冷卻曲線。解：本題詳細(xì)解答請(qǐng)參考郭漢杰《冶金物理化學(xué)》P73-74三．將含w[C]=3.8%,w[Si]=1.0%的鐵水兌入轉(zhuǎn)爐中，在1250℃下吹氧煉鋼，假定氣體壓力為100kPa，生成的SiO2為純物質(zhì)，試問當(dāng)鐵水中[C]與[Si]均以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)以及均以1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，鐵水中哪個(gè)元素先氧化

已知：eCC=0.14，eCSi=0.08，C(s