冶物化課后習(xí)題答案

1、P188下冊1試計算高爐中爐氣的CO2 為 16%的區(qū)域內(nèi)?？倝簽?26656.25Pa 時，石灰石的分解溫度和沸騰溫度。CaO3 CaOCO2G 017057714T4. 19lg PCO28908T7.53 開始分解 P 'CO2P總16%126656.20.16 20265 PaPCO2PCO'2202650.2P101325T1082.5K 沸騰時：'P總PCO2PCO'21. 25PCO2PT1198.4K2根據(jù)氧勢圖，求 Fe2O3 分解在大氣中分解的開始溫度和沸騰溫度，并與Fe2O3 分解壓的熱力學(xué)計算值進(jìn)行比較。P'POO 20.21PO

2、'0.21 101325Pa22P連接“ O”與 PO'10 0.687 點， T=13802沸騰 PO21100T=1460計算： 6Fe2O34Fe3O4 O2G 0586770 34T0. 20lg PO230645.5T17.77開始分解： T開 =1338沸騰： T沸 =14513把 5 10 4 kg 的碳酸鈣放在體積為 1.510 3 m3 真空容器內(nèi)，加熱到800，問有多少kg 的碳酸鈣未能分解而殘留下來。CaO3CaOCO2G 01 7 0 5 7 71 4T4. 1 9T=800（ 1073K） lg PCO289087.53TPCO20.169PCO

3、9;20.169 101.325Pa17124Pa按理想氣體處理，分解的CO2 量PVnRTnPV17124 1.5103RT8.314 10730.00288mol則分解的 CaO3 摩爾數(shù)為 n0.00288molm100g / mol0.00288mol0.288gm0.510 30.28810 30.21210 3 kg5用空氣水汽 3(體以比 )的混合氣體去燃燒固體碳。試計算總壓為1.01325 105 Pa, 溫度為 1127時煤氣的組成。 (提示：初始態(tài)中 (nO / nH )初 =（ 1+2 0.21 3)/2)設(shè)碳過剩下，平衡氣相中氣體為 COCO2H 2H 2 ON 2獨立

4、反應(yīng)： CCO22COK1PCO2G1016900817T7.19PCO2CO2H 2COH 2 O(g )K 2PCO PH 2O029T.83PH 2P 2G2 34493CO927（ 1200K）：nl K18096191.710217.3K143.41413.80213449329.831200K 21.14ln K 28.31412000.13又空氣與水汽的體積比為3， P總101.325Pa ， T=927(nO / nH ) 初 =（ 1+20.213)/2=2.26/2 分壓總和方程： pCO2pCOpH 2pH 2OpN21 平衡常數(shù)方程： K1PCO2PCO2PCO2 /

5、K1PCO2K 2PCO PH2 OPH 2PCO2PH 2O1 K1 PH2OPH 2 PCO2PCO2PCOK 2K2 PCO 元素的原子摩爾量比恒定方程：nO初nH 2 O初 nO（ pH2 O初 2 pO2 初3）ni 初pnO平nHnO平nO 平（pH 2O）ni 平2O平2 pCO2pCO平pn2n初 = pni 初初2O初HH 2OHpn平 n平 n 平（ 2pH2pH)平ni 平H2O2Op2(nO / nH ) 初 =2.26= (nO / nH )平2 pCOpCOpHO）平（22 pH 22pH2 O又 (n / nH )初=0.79 / 2( pN/ pH2O )初=(

6、 pN/ ( pH O+pH)平 (nO / nH )平2222pN2.37( pH2OpH)平22令： pCOxpH 2OypH2OpH 2K1yyK 2xx+x 2/k 1 +3.37( K1yy)1K 2x(2x 2/k 1xy) /( K1yy)2.26K 2x解得： x0.3946y0.0018所以： pCO0.3946pH2 O0.00183pCO20 . 0 0 3 6pH20.1766pN2=0.4229（三） P3377 將 0.1mol Fe3O4和 0.5mol 的固體碳垃入體積為 3010-3 m3 的真空反應(yīng)器內(nèi)，抽去空氣后氣，加熱到 700，進(jìn)行還原反應(yīng)： Fe3O

7、44C3Fe4CO 。 試求 1)反應(yīng)器內(nèi)的壓力； 2)氣相組成：3)反應(yīng)器中未反應(yīng)殘留的碳量。Fe3O44C3Fe4COV3010 3 m3T973KFe3O44CO3Fe4CO2G1041 2011T.82K10.400CO2C2COG 016 900817T2.190.9352K 200pCO2%CO p總由 G1RT ln K1G14RT ln4RT ln2pCO%COp總100%CO4RT ln（）%CO K10.400100%CO 4(%CO）%CO55.68%CO244.320.56nCO28nCO28nCO244nCO2nCO2 0.4由此可推出： nCO0.2molnCO20

8、 . mol1所以n0.3molPnRT10.38.314 973/ 30 10380895 Pa0.8atmV nCnCOnCO20.3molnCn總nC0.5 0.3 0.2molm 0. 21 2 2g. 48鋁真空下還原氧化鈣，其反應(yīng)為6CaO (s)2Al (s)3Ca (g)3CaOAl 2O3( s)G659984288.75T（1）如使反應(yīng)能在 1200進(jìn)行，需要多大的真空度？（ 2）如采用 1.33Pa真空度，求 CaO 為 Al 還原的開始溫度，（3）如在同樣的真空度（ 1.33Pa）下，將 CaO 的用量減少一半，試估計復(fù)雜化合物的形成對還原的作用，此時的反應(yīng)為：3CaO

9、 2 Al ( s) 3Ca( g) 3Al 2O3 (s) ，G703270 261.94T解：（1）GGRT ln PCa3659984 288.75T 3 8.314T ln PCa又 T1473代入 G0 得： ln PCa6.387PCa0 . 0 0 1atm681 7Pa0 . 5（2） G659984288.75T 24.942T ln(1.33/101325)659984 569.12T 0T開1159.66 K 886.5 （3） 3CaO2 Al ( s)3Ca( g )3Al 2O3 (s)G 703270 26T1. 9GGRT ln PCa3703270261.94

10、T24.942T ln(1.33/101325)70327054T2. 31T開1296.69 K1023.5 T1296.69 1159.66 137K (下降）向裝有FexO 球團(tuán)的反應(yīng)管內(nèi)通入組成為52%H2， 32%CO， 8%H2O及2 的還原氣108%CO體進(jìn)行還原，溫度為1105K，總壓為 1.01325 105 Pa，試求反應(yīng)管放出的氣體的成分。解：FexOH 2xFeH 2OG10179989T.95FexOCOxFeCO2G201788321T.08G0RT ln K1RT ln PH2 OT=1105K1PH 2PH2 O0.467PH 2O0.467PH2（1）PH2G

11、20RT ln K 2RT ln PCO2PCOPCO20.555PCO20.555PCO（2）PCO(nO)初nCO2nCO)平3281nH(2(528)32nH2O2nH 2PH2OPH 21.5(PCO2PCO )又 PH2OPH 2PCO2PCO 12.5( PCO2PCO )1PCO2PCO 0.4結(jié)合式（ 1）得 PCO0.257PCO20.143又可得到 PH 2 OPH 20.6結(jié)合式（ 2）得 PH 20.409PH2 O0.1912 為碳還原，生成的硅溶解于金屬鐵液中，其濃度為20%，fSi0.333 。試求211 SiOSiO開始還原的溫度。(SiO2 ) 2C Si 2

12、COG 579513 38T3. 1選純 SiO2 為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)， aSi 選 1%Si 溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)aSifSi % Si0.333206.66pCOp，C 選石墨為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)GGaSi pCO2GRT ln aSi =0RT ln2aC aSiO2579513383.12T8.314T ln6.6605795131577.5 K1304.5 T367.3612在高爐內(nèi)冶煉釩鈦磁鐵礦石時， 生鐵的成分為 0.189%Ti, 0.165%Si, 0.4205%V,0.30%Mn,0.155%P,0.0569%S,4.24%C.熔渣成分為 25.53%TiO2, 24.89SiO2, 25.98%CaO

13、,7.60%MgO,15.00%Al 2O3,0.27%V2O5,試計算熔渣中 TiO2 為碳還原的開始溫度。 TiO2=0.6,爐缸壓力 2.4105 。(TiO 2 )2CTi 2COG 6840983 9T5. 5令 aC1pCO2.37lg fTieTiTi % Ti eTiSi % SieTiMn % Mn eTiP % PeTiS % SeTiC % C 0.0130.1890.050.1650.0040.30.0640.1550.110.0590.1654.240.7038fTi 0.198aT if T i% T i0.1980.1890取 100g 渣： nTiO225.53

14、0.319 nSiO24.890.41580260nCaO25.980.464nMgO7.6 0 0. 1 9 nAl O150.147564023102n1.53648xT i 2O0.2076aTiO2TiO2 xTiO20.60.20760.1246G684098395.58T8.314T ln 2.3720.03740120.12466840981748.6 KT391.2413試求高爐內(nèi) 1350時，與 TiC (s) 及碳平衡的鐵水中鈦的溶解度。已知：Ti cTiC (s)G 015363557.53T 。鐵水中的含碳量為4.3%，其余組分的濃度小于1%，可以不考慮他們對 eTij

15、 的影響。Ti c TiC ( s)G0153635 57.53TLgfTi%CeTic0.165*4.30.7095fTi0.1952在碳飽和的高爐鐵水中 ac1,令 aTiC1GG0RTIn1G0RTInaTi RTIna caTi * acG0RTInfTi %Ti ,G0602640 153635 57.53*1623 8.314*16 23*ln 0.1952 8.314*1623* In%Ti %Ti 0.059%60264 8.314*1623* InaTiaTi0.015,%Ti 0.059%15向溫度為 1500，含碳量 5.1%的鐵水中加入 CaC 2 作爐外脫硫處理。試求

16、脫硫后鐵水的最低含硫量，已知： CaC2 S CaS(s) 2 C G 0352794 106.7Tc的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為石墨 ， s的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為 1%溶液 。CaC2 S CaS(s) 2CG0352794 106.7T選 c的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為石墨 , ac1,s的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為 1%溶液 ,a s % s fsG08.314*1773* In ac2asas0.000015lgas4.824lg % s fslg% slg fslg fs% sessesc% c 0.028%s0.112*5.1%s4.03*10 6 %第五章 P2352在真空中向Cr18%，Ni9% 的不銹鋼吹氧，使含碳量降低到0.02%，而鋼液

17、的溫度不高于1630，問需用多大的真空度。解：4cCr3O44co3Cr G 0934706617.22Tlg fCreCrCr % Cr eCCr %Cr eCNi % Ni 0.003*18 0.0002*9 0.12*0.020.00602fCr0.9862, aCr17.7516lg f cecc% C eCCr % Cr eCNi % Ni 0.2123. 在電fc 0.4733, ac0.00955GG 0RTIn a3Cr * Pco48.314*1903 In 17.75764 * Pco4aC40.009554Pco0.04887P'co0.04887*1013254

18、952Pa弧爐內(nèi)用不銹鋼返回料吹氧冶煉不銹鋼時，熔池含有9%Ni 。如吹氧終點碳為 0.03%，而鉻保持在 10%，問吹煉應(yīng)達(dá)到多高的溫度。解：（同題 2）lg fCreCrCr % Cr eCCr %Cr eCNi % Ni 0.003*100.0002*9 0.12*0.030.0048fCr0.98,aCr9.8lg fcecc% C eCCr % Cr eCNi % Ni 0.1278fc 0.7451,ac0.022354.試計算P'coP934706 617.22T8.314TIn(9.83 ) /(0.022354 )T 2155K鋼液中 C 為 0.2%，總壓為 1.3

19、 105 Pa，溫度為 1600時鋼液的平衡氧量。若與之平衡的溶渣含有 FeO12%，F(xiàn)eO =3，試求與熔渣平衡的鋼液層的氧量。c oCOG 02236339.63TK 494P總1.3*105 PaPcoP總 /P 1.283% c0.20.5T1873K ,m 0.0025% omPco /% c0.016%5將組成為 4.0%C、0。4%V 、0.25%Si、0.03%P、0.08%S 的生鐵進(jìn)行氧化提釩處理。為使生鐵中釩大量氧化，而碳不大量氧化，以獲得含氧化釩高的釩渣和半鋼液。試求提釩的溫度條件。釩渣的成分為25%V2O5（ 20.60%V2O3） ,38%FeO, %16SiO2,

20、 14%TiO2, 0.5%CaO,0.5%MgO, 3%MnO, 2.9%Al2O3, v o = 10-7 。釩的氧化方程式：2 V co1(V O ) C233233G 0218013 136.22T 。解：2V co13(V2O3 ) C3G0218013 136.22TGG0RTInJJaC * av21/3o3 , av%v fv ,avo% v2 o3 fv o, ac% c f c , Pco1av2/3 Pco232 3lg f cecc% cecv% vecSi% SiecP % pecs%s0.14*40.077*0.40.08*0.250.051*0. 030.046*

21、0.080.5544fc3.5843,ac14.3372lg f vevc% vevv% vevSi% SievP % pevs%s0.34*40.015*0.40.04*0.250.041*0.030.028*0.081.34697fv0.045,av0.018以100g渣計算n1.2541, V2O30.1439/1.25410.1147ao% v o fv o1.147*10 8v32 3223J(14.3371*0.0002255)/ 0.06868 0.47080 218013 16.28T 8.314T ( In0.4708) T 1678K8在 1600用錳托氧，鋼液中Mn 的平

22、衡濃度為 0.5%。試計算脫氧產(chǎn)物的組成。解：Mn+(FeO)=(MnO)+FeT=1873KLgK Lg(%MnO)6440 2.95 0.4883(%Mn)(% FeO)T(%MnO)3.0785(% Mn)(% FeO)又因為 (%MnO ) (%FeO) 100%Mn 0.5所以 (%FeO)39.4,(% MnO) 60.6(% MnO)(% FeO)1.549為使溫度為 1600、含碳為 0.0625%的鋼液氧含量下降到痕跡量（ 0.0008%），需加入多少鋁？如改用真空脫氧，需用多大的真空度？解： Al 脫氧： 2AL+3O=Al 2O3(s)Lg% Al 2% O3636552

23、0.58T與% O0.00083.9310 148.76 103平衡的 % Al 0.0008 3m8.7610 2 Kg / tAl又脫氧耗去的Al的量：%C=0.0625<0.5m=0.0025% O初m * P0.040.0025 1/ 0.0625% c%O=0.04-0.0008=0.0392設(shè) 100g鋼液，消耗 Al 的量為 m= 2720.0392 0.0441 g /100 g 0.441g /1000 g163m'Al0.441Kg / t 鋼m=0.529Kg / t鋼用真空脫氧C+O=COK=494.1T=1873K% O 0.0392%C120.0392

24、 0.029416%c 平 =0.0331又 %C%O=mPCO%C%O0.0331 0.0008PCO0.0106m0.0025P'0.0106 1013251.074KPaCO若f cfo1PK%C %Of cfo494.1 0.0331 0.0008 0.0131COP '0.0131 1013251.325KPaCO11將含 C0.15% 及O0.016% 的鋼液送入真空室進(jìn)行真空處理。真空度為1013.25Pa。溫度為 1600。試問鋼液最終的碳和氧量是多少？解：c ocoT1873K , K 0494.1K 0pCOfcfo%C %Ofcf1, pCO 1013.2

25、5 /1013250.01%C %O=pCO / K 00.01/ 494.12.024 10 5對c oco12 16x yx= %C y= %Oy=16x4x或 x3y1234(0.153y)(0.016y)2.024 10 54y0.015855%O終0.016 y1.45 10 4% c終0.150.75y0.13816煉鋼渣和鋼液間硫的分配比用以下經(jīng)驗式計算Ls(%S)0.5 2.25(nFeO2nFe O3) 4nCaO'2.5nMnO1。式中符號意義見第六節(jié)。 試用之計%S2nFeO2nFe O23算 1600與下列組成的熔渣平衡的鋼液的硫量。 熔渣成分：19.7%SiO2， 43.0%CaO, 4.3%Fe2O3,10.3%FeO, 12.6%MnO, 2.6%P O ,5.4%MgO, 0.10%S.25nSiO220.1/ 600.335nCaO43.88 / 560.78nFe2 O34.3/1800.0274nFeO0.146nMn0.181nP2 O50.0187nMgO0.1378 ns0.00325n'n2