钢铁冶金原理试题1答案

科技大学2008 /2009学年第1学期

《钢铁冶金原理》考试试题A

课程号：61102304

考试方式：闭卷 使用专业、年级：冶金2006 任课教师： 考试时间：2009

备 注：

一、 简答题（共5题，每题4分，共20分）

1. 请给出活度的定义及冶金中常用的三种标准态。

2. 什么是酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物？如何表示炉渣的 碱度？

3. 何为化合物的分解压、开始分解温度及沸腾分解温度？

4. 何为溶液中组分的标准溶解吉布斯自山能？写出形成质量理标 准溶

液的标准溶解吉布斯自山能汁算式。

5. 何为氧化物的氧势？氧化物的氧势与其稳定性关系如何？

二、 填空题（共20空，每空1分，共20分）

1. 在恒温、恒压下，溶液的热力学性质 对某一组元摩尔 量的 偏微分值称为溶液中该组元的偏摩尔量。

2. 在任意温度下，各 组元在 全部 浓度围均服从

拉乌尔

定律的溶液称为理想溶液。

3. 按照熔渣离子

结构理论,熔渣由简单的 阳

离子、 阴

离子和复合 阴 离子团所组

成。

4. 熔渣的氧化性表示熔渣向 金属液（或钢液） 提供 氧

的能力，用熔渣中 FeO

的活度表示。

5. 在一定温度下，把熔渣具有

________ 粘度的组成点

连成线，称为熔渣的等粘度曲线。

6. 若化学反应的速率与反应物浓度的若干次方成

正比 ，

垃載対酣 nnnnnnnnnnnn

豊躱

..... ...........

...........................................

且反应级数与反应物的计量系数相等,这样

的反应称为基元反应。

7.

气体分子在 分子（或得华）引力

的作用下被吸附到固体或

液体的表面上称为物理吸附；在

化学键力

的作用下被

吸附到固体或液体的表面上，称为化学吸附。

三、 分析题（共2题，每题12分，共24分）

1. 请写出图1中各条曲线所代表的反应，各区域稳定存在的氧化物, 利用热力学原理分析各氧化物稳定存在的原因。

2. 钢液中[C]和[Cr]之间存在化学反应：4[C] + （Cr 3O 4） = 3[Cr] + 4CO, 试用热力学原理分

析有利于实现去碳保珞的热力学条件。

1UU

80 60 40 20

400

600t t 800

1000

1 200

675 737

温度八C

的反应称为基元反应。

图1

四、计算题（共3题，每题12分，共36分）

1.测得温度1873K还原渣及GCrlo钢的表面力分别为0. 45及1.63N・〃L,两者的接触角a = 38。。试求钢一渣的界面力，并确定此种还原渣能否在钢液中乳化？

解：

%mbj2b”g,cos

=^1.632 + 0.452 - 2 X1.63 X 0.45 x cos38° = 1.305

铺展系数：S = b,厂 b 厂 % =1.63 - 0.45 -1.305 = -0.125 铺展系数小于0,说明此熔渣不易在钢渣中乳化。

2. 在用CO 还原铁矿石的反应中，1173K 的速率常数

A:, =2.987 x 10_2

K 反应为

FeO （s ）+ CO = FeO + CO 2；

= -22800 + 24.26T J ・ mo 广'

解:

先对上两式取对数，而后在相减，可得:

可得: (1)由 k = k 0 exp

2.978x10-2 =k°

8.314x1273

5.623x10、=k 0

l g2-978 xlQ-2 J 5.623x10-2

1 19.14711173 127T>

-19.1471g E严"2.978x10-2 、5.623x10-2

1 i

1173 1273 (2) 1673K 下的k

(5.623 x1()4 lg—丄—78923 1 1

19.147 [1273~"1673 =-0.774

lg & = lg 5.623 xlO"2 + 0.774 = -0.48

所以k=0.331$"

(3) 1673K的可逆反应的速率常数：紅(1 +亠) k+ = 0.331

△皿=-MlnK°

lgK°：=22800- 2426 =-0.555,^=0.278 19.147x1673 19.147

所以：

k(\+ [)_ 0.331x(1+ 1]_l・52s"

八K°I 0.278 J

3.求下列反应的亠G,》及温度为1273K时反应的平衡常数。Fe2SiOSs) + 2C(石)=2&(s)+ SiO2(s)+2CO

已知：

FeO(s)+ C(石)=Fe(s)+ CO； A r G,^ = 158970 - 160.25T J • mol~x 2FeO(s)+ SiO2(s)= F-e2SiO2(s)；=-36200 + 21.09T J •解：反应的线形组合关系为：

2FeO(s)+ SiO2(s)= Fe2SiO2(s)；△「G,§ = -36200 + 21.09T (1) FeO(s)+ C(石)=Fe(s)+ CO；△,.&；； = 158970 - 160.25T (2) Fe2SiO A(s) + 2C(石)=2Fe(s) + SiO2(s)+2CO(3)通过比较可知：

A r G；； = -S r G^n(1) + 2A r G;^(2)= 354140 - 314.597 J • moP1

由岛=-RT\nK{)可以得到：

lg K° :

354140 314.59 t t

=一------------ + ------- = 1.90 1

19.147x1273 19.147

K。=79.62

4.在1773K时与纯氧化铁渣平衡的铁液的氧的质量分数为0. 208%,

在相同温度下与成分为w(Ca0)=36. 4%, w(M g0)=3. 2%, w(Mn0)=3. 6%,