冶金原理題庫(kù)

中南大學(xué)冶金原理題庫(kù)第一篇冶金熔體第一章概述什么是冶金熔體？它分為幾種類型？何為熔渣？簡(jiǎn)述冶煉渣和精煉渣的主要作用。什么是富集渣？它與冶煉渣的根本區(qū)別在哪里？試說(shuō)明熔鹽在冶金中的主要應(yīng)用。熔锍的主要成分是什么？為什么熔鹽電解是鋁、鎂、鈉、鋰等金屬的惟一的或占主導(dǎo)地位的生產(chǎn)方法？第二章冶金熔體的相平衡1．X：A10%，B70%，C20%；Y：A10%，B20%，CZ：A70%，B20%，C10%；3kgX2kgY5kgZ成點(diǎn)。2-44所示的三元系相圖中的錯(cuò)誤，說(shuō)明原因并更正。2-45是生成了一個(gè)二元不一致熔融化合物的三元系相圖寫(xiě)出各界線上的平衡反應(yīng)；P、E兩個(gè)無(wú)變點(diǎn)的平衡反應(yīng)；1、2、34、5、6的冷卻結(jié)晶路線。2-46中所示，AmBn12、3程。2-47為生成一個(gè)三元化合物的三元相圖，N的性質(zhì)；標(biāo)出邊界線的溫度降低方向；K、L、M的性質(zhì)，寫(xiě)出它們的平衡反應(yīng)；1、2的冷卻過(guò)程。2-23熔體3、4、56的冷卻過(guò)程。CaO-SiO2-A12O3（wB/2.55的熔渣冷卻過(guò)程中液相及固相成分的變化。2-30繪制CaO-A12O3-SiO2時(shí)的等溫截面圖。CaO-SiO2-FeO的等溫截面圖，標(biāo)出各相區(qū)內(nèi)的相平衡關(guān)系。組成為（wB/）CaO45、SiO225、FeO20相減少或消除?假定爐渣堿度為=2FeO58%（wB）FeO20（wB根據(jù)CaO-SiO2-FeO系相圖，指出下列組成/結(jié)束后的固相物質(zhì)是什么？CaO15、FeO25、SiO2（5）CaO10、FeO55、SiO2CaO60、FeO10、SiO2（6）CaO20、FeO45、SiO2CaO5、FeO80、SiO215；30、FeO65、SiO25；CaO40、FeO40、SiO2；（8）CaO75、FeO10、SiO2。12．13．在分析三元系相圖時(shí)，用到過(guò)哪幾個(gè)規(guī)則？試簡(jiǎn)述這些規(guī)則并用圖表示之。試用幾何方法證明濃度三角形的等比例規(guī)則。試說(shuō)明繪制三元系狀態(tài)圖的等溫截面圖的主要步驟。在進(jìn)行三元系中某一熔體的冷卻過(guò)程分析時(shí)，有哪些基本規(guī)律？第三章冶金熔體的結(jié)構(gòu)Ba-O、Al-O鍵的性質(zhì)。計(jì)算CaO、、、、、Cr2O3、TiO2、P2O5Me-O比較這些氧化物離解為簡(jiǎn)單離子的趨勢(shì)。已知熔渣成分為（xB/）MnO、CaO50、SiO230。試分別用捷姆金和弗魯?shù)吕硐腚x子溶液模型計(jì)算渣中MnO的活度。某爐渣的成分為（wB/）FeO13.3、MnO、CaO38.2、MgO、SiO228.1、P2O50.6。分FeO的活度。K11=0.196。利用馬森模型計(jì)算0.2PbO-SiO2PbO的活度。如何判斷離子熔體中陽(yáng)離子與陰離子間作用力的大小？為什么對(duì)于同一種金屬，其低價(jià)氧化物呈堿性而高價(jià)氧化物呈酸性？熔體遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)無(wú)序的實(shí)質(zhì)是什么？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)。熔鹽熔化時(shí)體積增大，但離子間的距離反而減小，為什么？簡(jiǎn)述熔渣結(jié)構(gòu)的聚合物理論。其核心內(nèi)容是什么？熔體的聚合程度是如何表示的？它與熔體結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？簡(jiǎn)要說(shuō)明硅酸鹽熔渣中橋氧、非橋氧和自由氧的關(guān)系？O/SiNBO/T化趨勢(shì)。捷姆金理想離子溶液模型通常只對(duì)強(qiáng)堿性渣有較好的適用性，為什么？第四章冶金熔體的物理性質(zhì)CaO-FeO-SiO2系熔渣的等密度曲線圖（4-8）CaOFeO影響。試?yán)萌墼牡日扯惹€圖（4-12）估計(jì)組成為（wB/）CaO38.0、SiO238.39、A12O316.0MgO2.83?時(shí)，組成為/）CaO、SiO2、A12O315張力，并與由等表面張力曲線圖所得的結(jié)果（4-23）進(jìn)行比較。時(shí)，組成為（wB/）CaO30、SiO2、FeO50的爐渣的表面張力，并4-24的等表面張力曲線圖所得的值進(jìn)行比較。的鋁液、金屬熔點(diǎn)/°Ch/10-3Pa·sAh/10-3Pa·sEh/kJ·mol-1Al6601.180.149216.5Cu10844.100.300930.6Fe15364.950.369941.46．實(shí)驗(yàn)測(cè)得組成為（wB/%：CaO42.5、SiO242.5、MgO9.5、A12O35.5度如下表。試求出粘度與溫度的指數(shù)方程及粘流活化能。t/13001350140014501500h/1.631.341.090.910.75某熔渣的組成為（wB/：CaF280、CaO10、A12O310如下表所示，試求出電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系式及電導(dǎo)活化能。t/150015501600165017001750k/3.1553.5083.8734.2564.6565.070高爐低鈦渣的成分為（wB/：TiO22.、CaO46.1、SiO235.7、MgO3.9、A12O39.99。用毛細(xì)管法測(cè)得渣中硫的擴(kuò)散系數(shù)如下表：t/13501400145015001550D/10-9m2·s-11.692.423.404.696.35試求硫的擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系式及擴(kuò)散活化能。CaO-A12O3-SiO2（0.2和1.0A12O3含量對(duì)熔渣粘度的影響，并解釋其原因。什么是熔化溫度？什么是熔渣的熔化性溫度？何為表面活性物質(zhì)？哪些元素是鐵液的表面活性物質(zhì)？的？應(yīng)采取何種措施降低鉛的損失？第五章冶金熔體的化學(xué)性質(zhì)與熱力學(xué)性質(zhì)1．一工廠爐渣的組成為（wB/：SiO244.5、CaO13.8、FeO36.8、MgO4.9。試計(jì)算該爐渣的堿度和酸度。2．已知某爐渣的組成為（wB/：CaO20.78、SiO220.50、FeO38.86、Fe2O34.98、MgO10.5、MnO、P2O51.67。試用四種不同的堿度表達(dá)式計(jì)算該爐渣的堿度。CaO-SiO2-A12O31600C時(shí)組成為wB/：CaO26、SiO243、MgO、Al2O320、P2O57SiO2Al2O3的活度。利用CaO-SiO2-A12O3時(shí)，堿度為1SiO230~60（wB/SiO2SiO2活度與其含量的關(guān)系圖。已知某熔渣的組成為（wB/：CaO35、SiO22、FeO20、Fe2O3、MgO、MnO、P2O58。CaO-FeO-SiO2FeO的活度及活度系數(shù)。2.5xFeO15%CaO-FeO-SiO2時(shí)此熔渣中FeO的活度及活度系數(shù)。什么是熔渣的堿度和酸度？熔渣的氧化性是如何表示的？熔渣的氧化性主要取決于渣中堿性氧化物的含量，這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？1題的數(shù)據(jù)計(jì)算全氧化鐵量。什么是硫容？為什么硫容可以表示熔渣吸收硫的能力？為什么熔渣中的硫可以使硅酸鹽熔渣中的硅氧陰離子解聚？第七章化合物的生成-分解反應(yīng)已知反應(yīng)Cd+O2=CdO(s)J·mol-1(1000~1379K)反應(yīng)Pb(l)+O2=PbO(s)J·mol-1(760~1400K)試?yán)L出其氧勢(shì)線并比較CdO與PbO的相對(duì)穩(wěn)定值。10001800MgO還原成金屬鎂時(shí)，可供選擇的還原600ZnO可供選擇的氧化劑。7-21073K10-3，101時(shí)，系統(tǒng)中的值。7-2標(biāo)尺的解釋方法對(duì)該圖的標(biāo)尺進(jìn)行解釋。Na2O、MgO的線上各轉(zhuǎn)折點(diǎn)的原因。CO2-CO16007-2找出氣相中必要的比值。TiCl4還原得金屬鈦。7-21073K10，103，105時(shí)系統(tǒng)的值。Ti-O7-101200℃時(shí)系統(tǒng)中氧的分解壓與成分的關(guān)系。7-4說(shuō)明氧化物的氧勢(shì)中項(xiàng)的物理意義。已知反應(yīng)Li2CO3(l)=Li2O(s)+CO2的=325831-288.4TKJ·mol-1(1000~1125K)（a）其分解壓與溫度的關(guān)系；0.2和時(shí)，計(jì)算其開(kāi)始分解溫度和化學(xué)沸騰溫度。1molLi2CO322.4l700Li2CO3的分解率。LaN(s)=La(s)+N2的=301328-104.5TKJ·mol(298~1000K）試求1000K時(shí)LaN的分解壓。已知2000K時(shí)，當(dāng)氣相氮分壓為0.13Pa1.12mol%，求同溫度下，氮分壓為為130Pa時(shí)，氮在鈮中的溶解度。O2600O2，試求設(shè)b）0400Ar中氧含量各有何變化？（Cu2O的7-22COO22CO22H2O22H2O810℃，試分析8108108102H2O(g)+2CO(g)=2CH2(g)2CO2(g)第八章熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用Nb2O51000KCl2NbCl4、NbCl5、NbOCl3等氣態(tài)化合物，1000K溫度下Nb2O5(s)NbCl5(g)2113.8、―989.50、―1211.36、Cu2O(s)=2Cu(s)+O2T2CuO(s)=Cu2O(s)+O2-112.75TJ·mol-1注：為了簡(jiǎn)化，方程式已作直線化處理。TO（K。原則上應(yīng)控制的條件。已知25Cd-H2O25系Cd(OH)2時(shí)應(yīng)控制的條件。物質(zhì)Cd Cd2+ Cd(OH)2 H+ H2O0 -77.66 -470.08 0 -236.96系平衡圖中每一條平衡線上能平衡共存的凝聚態(tài)物種數(shù)。鈦冶金的主要原料是鈦鐵礦，其分子式是FeO·TiO2中回收鈦，首先應(yīng)將鐵和鈦分離，為探索鈦和鐵分離的技術(shù)方案，人們繪制了1100KFe-Ti-O-Cl系的熱力學(xué)平衡圖（2，根據(jù)圖你認(rèn)為在那些條件范圍內(nèi)可使鈦、鐵分離。-pHa線和bAu-H2O系中（沒(méi)有配合物CN-存在）不能控制電勢(shì)在Au3+的穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，使金屬Au浸出進(jìn)入溶液。NiSCuS8-20分析，采用什么方法可使鎳與銅分離。CuO8-20ZnS、CuFeS2、FeSCuS進(jìn)行氧化浸出時(shí)，25℃下為使硫以元素硫形態(tài)產(chǎn)出時(shí)，各自所需的條件，在工業(yè)上可行的情況下，CuSO2118-9ZnOZnO22-活度對(duì)浸出的影響。12．試根據(jù)圖8-11、8-12，從熱力學(xué)上分析用金屬鋅作為還原劑，從CuSO4溶液中置換銅是否恰當(dāng)。第九章還原過(guò)程1273K2×105Pa時(shí)氣相CO的平衡濃度。Cu2O、NiO、MnO、Fe3O4）1273KCO+CO2混合氣體還原時(shí)，氣相平衡的比值。用硅熱還原法按下反應(yīng)制取金屬鎂2MgO(s)+Si(s)=2Mg(g)+SiO2(s)已知上反應(yīng)=610846-258.57TJ·mol-113004．利用鋁在真空下還原氧化鈣，其反應(yīng)為：6CaO(s)+2Al(l)=3Ca(g)+3CaO·=659984-288.75TJ·mol-1（a）0℃進(jìn)行，需要多大的真空度？b）aO（）在同樣的真空度（a）下，按下反應(yīng)進(jìn)行還原。3CaO(s)+2Al(l)=3Ca(g)+Al2O3(s)=703207-261.94TJ·mol-1試估計(jì)復(fù)雜化合物的形成對(duì)還原的作用。SiO2被碳還原，生成的硅溶解于金屬鐵液中，20%，fSi=0.333SiO2開(kāi)始還原的溫（SiO2(s)+2C(s[Si2CO(gPCO=1.5PΘ）試求高爐內(nèi)1450℃時(shí)，與及碳平衡的鐵水中鈦的溶解度。已知當(dāng)鐵水中鈦和碳均以符合享利定律質(zhì)量百分濃度為1%[Ti]+[C]=TiC(s)，反應(yīng)的=-153635+57.53TJ·mol-14，可以不考慮它們對(duì)ejTi的影響（鐵水中鈦5。15005.1%的鐵水中加入CaC2作爐外脫硫處理。試求脫硫后鐵水的最低的含15005.1%，同時(shí)已知CaC2(s)+[S]=CaS(s)+2C=-352794+103.7TJ·mol-1。C的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為石墨，S的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為符合享利定律質(zhì)量濃度為1%的假想溶液。8．已知金屬鈮與氧形成固溶體，固溶體中氧的平衡分壓）與氧濃度（%）鈣脫氧，并已知反應(yīng)(s)的T（a）（b）計(jì)算K、K時(shí)殘余氧含量9．試根據(jù)圖7-2分析1800℃時(shí)用鎂作還原劑還原TiO2制取金屬鈦的可能性。第十章高溫分離提純過(guò)程已知反應(yīng)4[C]+（Cr3O4）3[Cr4CO的w[Cr18Cr9%Ni，w[C0.35，進(jìn)行氧化精煉，系統(tǒng)中，求和[C]1表示鋼中溶解度的rC。已知下反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化2Cu(l)+O2=Cu2O(s)（1）TCo(s)+O2=Co（2）T1200℃時(shí)用氧化精煉法從銅中除鈷時(shí)，最終含鈷量（CoOCu2OCu在銅中的活3。試計(jì)算熔渣成分（摩爾分?jǐn)?shù)）OO，，%時(shí)，0℃下鋼液中含w[C]=2%，求鋼液中殘留的硅濃度。（已知反應(yīng)2[C]+[SiO2]=[Si]+2CO的=519303—291.6TJ·mol-1）O2SO22[O[S的T、1%的假想溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。求1200℃下，當(dāng)w[O]1%，氣相=101Pa時(shí)，液銅中殘留的硫量。Sn-Cdw[Cd1%955KCdSn226(純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)Cd的飽和蒸氣壓KPa，Sn的飽和蒸氣壓為Pa。（a）Kd（b）氣相中鎘與錫的摩爾比；（。為提高蒸餾精煉的效果，從熱力學(xué)上分析，你認(rèn)為可采取什么措施。800K下，用氧化精煉法按下反應(yīng)從粗鉛中除錫[Sn]+2PbO(s)=2Pb(l)+SnO2(s)800K時(shí)反應(yīng)J·mol-1800K時(shí)，Sn在Pb中=2。（a）n的限度；（b）H2（以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)n限度。Cu2S，SnS的與溫度的關(guān)系分別為：Cu2SJ·mol-1SnSJ·mol-1280℃時(shí)CuSn中的溶解度w[Cu3%280℃錫加硫除銅時(shí)，銅的最小含量。9．試分析熔析精煉與區(qū)域精煉在原理和工藝上的共同點(diǎn)及不同點(diǎn)。第十一章濕法分離提純過(guò)程1．綜合掌握離子交換過(guò)程、萃取過(guò)程中分配比D熔渣還原過(guò)程中分配比L，氧化精煉過(guò)程中分配比L’及熔析精煉過(guò)程和區(qū)域精煉過(guò)程中分配比K的概念。2．βA/BLiClCa2+、pH2，可用什么方法分離，請(qǐng)擬定簡(jiǎn)單的分離方案。試述離子交換過(guò)程及陽(yáng)離子交換的萃取過(guò)程的基本原理。影響離子交換過(guò)程中相對(duì)選擇性的因素主要有哪些？離子的相對(duì)選擇系數(shù)、分配比和分離因素？它們之間有什么關(guān)系？試分析絡(luò)合劑在離子交換過(guò)程中的作用，如何利用絡(luò)合劑提高離子交換過(guò)程中的分離因素？Fe2+2g.l-1;Cu2+4g.l-1;Ni4g.l-1,試擬定分離方案？試根據(jù)表3計(jì)算在℃2除溶液中PO43AsO43-,PO43-濃度H在水及苯中的分配比如下（℃：0.2890.1950.1500.0980.079g/100cm39.704.122.521.050.739g/100cm3試從熱力學(xué)角度解釋這些數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果。為了將氯化銅溶液變?yōu)榱蛩徙~(Cu2+)溶液，試問(wèn)可采取哪些方法？并加以簡(jiǎn)要說(shuō)明。試述胺鹽萃取過(guò)程的機(jī)理。第十三章冶金過(guò)程的氣(液)/固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1、鐵釩精礦球團(tuán)在1123K用CO還原。通過(guò)減重法測(cè)得還原深度R與還原時(shí)間t的關(guān)系如下表：t/min10203040506070R/%12233240465259試判斷還原反應(yīng)的速率限制步驟。2、使用7.11mol/L的硫酸浸出鈦鐵礦。鐵的浸出率R與浸出時(shí)間t的關(guān)系如下表所示。試判斷浸出反應(yīng)的速率限制步驟，并計(jì)算浸出反應(yīng)的活化能。T/°Ct/min20304050607080959.4013.3117.8021.9125.5530.0133.7810010.7916.7723.4328.1331.0036.2940.5410512.5019.8526.2531.8738.1441.6845.7411015.4123.1429.7735.8642.0647.7152.6011819.8431.0840.2447.1755.5560.5765.113、試?yán)L出完整的氣/固反應(yīng)模型示意圖，說(shuō)明反應(yīng)包括哪幾個(gè)環(huán)節(jié)，寫(xiě)出各環(huán)節(jié)分別為速率限制步驟時(shí)的速率方程。4、某片狀礦物呈現(xiàn)強(qiáng)烈的各向異性，在浸出時(shí)浸出反應(yīng)只在如圖的環(huán)面上進(jìn)行，而上下兩平面呈惰性。假定浸出反應(yīng)受化學(xué)反應(yīng)步驟控制，試導(dǎo)出浸出反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程。5、使用收縮核模型的前提條件是什么？6、試分析可以采取那些措施強(qiáng)化浸出過(guò)程？7、如何判斷氣/固反應(yīng)的速度控制步驟？8、如果被浸出顆粒為單一粒度、正立方體，浸出劑大大過(guò)量以至浸出過(guò)程中濃度幾乎不變，那么在表面化學(xué)反應(yīng)控制和生成物膜擴(kuò)散控制條件下的動(dòng)力學(xué)方程是什么？9FeCl387kJ/mol，而浸出閃鋅礦的表觀反應(yīng)活化能63kJ/mol。根此，某同學(xué)說(shuō)因?yàn)榻鲩W鋅礦的的活化能數(shù)值小，所以其速度較快。此結(jié)論正確否？第十四章冶金過(guò)程的液(氣)/液相反應(yīng)動(dòng)力114-1A的傳質(zhì)速度足夠快而不成為速率限（B相的擴(kuò)散步驟控制。2設(shè)其萃取反應(yīng)遠(yuǎn)離平衡，你能否推導(dǎo)出萃取反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程？如果推導(dǎo)出來(lái)了，請(qǐng)比較與氣（液）反應(yīng)的收縮核模型有何異同。3、要增加萃取過(guò)程的速度，有那些可能的措施？第十五章結(jié)晶過(guò)程1、在某一溫度下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得一水溶液中沉淀過(guò)程的沉淀率r與沉淀時(shí)間t的關(guān)系如下：t/min10203040506070r/%0.46.527.063.292.399.0100試求此沉淀過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程，并初步判斷其成核機(jī)理。2、簡(jiǎn)述在沉淀結(jié)晶過(guò)程中，如何控制粒度大??？3、有人想借用Avrami方程描述浸出過(guò)程的動(dòng)力學(xué)，能不能呢？第十六章電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)什么叫做極化？試比較原電池和電解池中的極化作用，各有什么特點(diǎn)？已知當(dāng)1-0.76V-0.90V，試根據(jù)