鋼鐵冶金原理試題1答案

1、線訂裝線訂裝-線訂裝-線訂裝-師教考監(jiān)交并一紙題答與須卷試-線訂裝-線訂裝-線訂裝- .名姓生苜口口口口:號學(xué)生學(xué)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：考試時間：2009備 注：一、簡答題（共5題，每題4分，共20分）請給出活度的定義及冶金中常用的三種標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。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？何為化合物的分解壓、開始分解溫度及沸騰分解溫度？何為溶液中組分的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能？寫出形成質(zhì)量1%標(biāo) 準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能計(jì)算式。何為氧化物的氧勢？氧化物的氧勢與其

2、穩(wěn)定性關(guān)系如何？二、填空題（共20空，每空1分，共20分）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。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。 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。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 的活度表示。 在一定溫度下，把熔渣具有相等 粘度的組成點(diǎn) 連成線，稱為熔渣的等粘度曲線。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)。氣體分子在 分子（或得華

3、）引力的作用下被吸附到固體或液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）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)去碳保格的熱力學(xué)條件。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GCrl5鋼的表面力分別為0.45及1.63 N - m-1，兩者的接觸角以=38。試求鋼一渣的界面力，并確定此種還原渣能否在鋼液

4、中乳化？解：b =加 2 +Q2 一 2b b COS=,：1.632 + 0.452 2 x 1.63 x 0.45 x cos380=1.305鋪展系數(shù)：S =b b b = 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)匕=2.987 x 10-2s-1，1273K 的速率常數(shù)k2 = 5.623 x 10-2s-1 試求：（1） 反應(yīng)的活化能；（2）1673K的速率常數(shù)k值；（3）1673K的可逆反應(yīng)的 速率常數(shù)：k （1 + ）。+ K 0反應(yīng)為FeO（s）+ CO = FeO + CO2

5、 ；A Go = 22800 + 24.26T J - mol-1解：（1）由 k = k0 expf EyRr可得：2.978 x 10-2 = k0exp-云314 x 1173/5.623 x 5.623 x 10- 2=k0 exp- E/314 x 1273/先對上兩式取對數(shù)，而后在相減，可得:2.978 x 10 -2E （ 11 ）=住5.623 x 10-219.147 1173 1273）（19.147lgk（19.147lgk2.978 x 10-25.623 x 10-2111173 1273=78923J - mol -11 5.623 x 10-2 l1 5.623

6、x 10-2 lg= 0.774-M （上一上= 0.77419.147 k 1273 1673） lg k = lg5.623 x 10-2 + 0.774 = 0.48所以 k = 0.331s-i(3) 1673K的可逆反應(yīng)的速率常數(shù)：k (1+上)+K 0k = k = 0.331A G0 =-RTInK0r M1g K 0 =1g K 0 =2280024.26 19.147 x 1673 19.147= 0.555, K 0=0.2781(1 )所以：k (1 + k) = 0.331 x1 + -J = 1.52s-1求下列反應(yīng)的A Go及溫度為1273K時反應(yīng)的平衡常數(shù)。Fe2

7、 SiO & )+ 2C (石)=2 Fe(s )+ SiO? (s )+ 2CO已知：FeO(s )+ C(石) =Fe(s)+ CO ； A G0 = 158970 - 160.25T J - mol-1 r m2FeO(s)+ SiO2(s)= Fe尸。之(s)； A Go = -36200 + 21.09T J - mol-1解：反應(yīng)的線形組合關(guān)系為：2FeO(s)+ SiO2(s)= FeiO之(s)； A Go = -36200 + 21.09T (1)FeO(s )+ C (石) =Fe(s)+ CO ； A G0 = 158970 160.25T(2)Fe2SiO4(s)+ 2

8、C(石)=2Fe(s)+ SiO2(s)+ 2COA Go(3)通過比較可知：A Go = -A Go G)+ 2A Go(2)= 354140 314.59TJ - mol-1由A G0 =-RTInK0可以得到:rM1g K0 =354140+ 冬=1.9011g K0 =19.147 x 1273 19.147K 0 = 79.62在1773K時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(CaO)=36.4%,w(MgO)=3.2%,w(MnO)=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 0.06

9、6%。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，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環(huán)境中相應(yīng)氣體的分壓時的溫度;（1分）沸騰分解溫度：當(dāng)化合物的分解壓等于環(huán)境中氣體的總壓時的溫度。（1分）4.何為溶液中組分的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能？寫出形成質(zhì)量1%標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能計(jì)算式。標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能：某純組分溶解于熔劑中，形成標(biāo)準(zhǔn)溶液時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)溶解吉布斯自由能計(jì)算式:G0 = RTln(y0-L)。 (2 分)i

10、 100M.i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，反應(yīng)的叩八平）；（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，其穩(wěn)定性越差。（2分）四、計(jì)算題（共3題，每題12分，共36分）在1873K時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（MnO）=3.6% 熔渣平衡的鐵液的氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.052%。 數(shù)。解：（FeO）=Fe + O，w（SiO2）=36.6%，w（FeO）=20.2%的 試計(jì)算熔渣中FeO的活度與活度系（1分）T %O 0.211 八L

11、o =a = 1 =0211（2分）FeO%O 0.052%O= L。= 0.21廣 0246（1分）a0.246FeO XX（2分）FeOFeO36.4 八 *ncao= 56 =0-65（0.5 分）3.2nMgO 400.08（0.5 分）36.6nSiO2 60（0.5 分）20.2嘰=72 =.28（0.5 分）3.6nMnO 710.05（0.5 分） n = 1.67（0.5 分）n0.28 八，exFeO =產(chǎn)=商= 0.168（1分）y FeO0.2460.168y FeO0.2460.168= 1.46（2分）用不銹鋼返回料吹氧熔煉不銹鋼時，采用氧壓為1.5 x1。4Pa的真空度，鋼液中 格的活度a& = 10.85及碳的活度系數(shù)fC = 0.74，試求吹煉溫度為2023K時鋼液的 碳含量wC。已知：反應(yīng)4C + (Cr3O4) = 3Cr + 4CO 的G。= 934706 - 617.22T(J mol -1)。解：4C + （Cr3O4） = 3Cr + 4CO（3分）K = . P（3分）a4ClgK = 3lgaCr + 4lgpCO -4lgaCI”AG0934706 - 617.22 x 2023 八19.147 x 2023lgK =-可=-。 =8.10 （19.147 x 2023Pco = 0.15at