冶物化课后习题答案

P188

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1．试计算高炉中炉气的2CO 为16%的区域内。总压为126656.25Pa 时，石灰石的分解温度和沸腾温度。

32CaO CaO CO =+ 0170577144.19G T ∆=-

28908

lg 7.53CO P T

=-

+ ① 开始分解2'16%126656.20.1620265CO P P Pa =⨯=⨯=总

2

2'20265

0.2101325

CO

CO P P P θ

∴=

=

=

1082.5T K =

② 沸腾时：2'

CO P P =总

2

2'

1.25CO CO P P P

θ

==

1198.4T K =

2．根据氧势图， 求23Fe O 分解在大气中分解的开始温度和沸腾温度，并与23Fe O 分解压的热力学计算值进行比较。

2

2'

0.21O O P P P

θ

=

= 2'

0.21101325O P Pa =⨯

连接“O ”与2'0.687

10O P -=点，T=1380℃ 沸腾20110O P == T=1460℃

计算：2334264Fe O Fe O O =+ 0586770340.20G T ∆=-

230645.5

lg 17.77O P T

=-

+ 开始分解：T 开=1338℃ 沸腾：T 沸=1451℃

3．把4510kg -⨯的碳酸钙放在体积为31.510-⨯3m 真空容器内，加热到800℃，问有多少kg 的碳酸钙未能分解而残留下来。

32CaO CaO CO =+ 0170577144.19G T ∆=-

T=800℃（1073K ）28908

lg 7.53CO P T

=-

+ 20.169CO P =

2'0.169101.32517124CO P Pa Pa ∴=⨯=

按理想气体处理，分解的2CO 量

PV nRT =3

17124 1.5100.002888.3141073

PV n mol RT -⨯⨯⇒===⨯ 则分解的3CaO 摩尔数为0.00288n mol =

100/0.002880.288m g mol mol g =⨯= 3330.5100.288100.21210m kg ---∆=⨯-⨯=⨯

5． 用空气／水汽＝3(体以比)的混合气体去燃烧固体碳。试计算总压为51.0132510⨯Pa, 温度为1127℃时煤气的组成。(提示：初始态中(/)O H n n ⨯⨯初=（1+20.213)/2) 设碳过剩下，平衡气相中气体为2222CO CO H H O N ++++

独立反应：22C CO CO += 2

2

1CO

CO P K P = 01169008177.19G T ∆=-

222()CO H CO H O g +=+ 222

2CO H O H CO P P K P P =

2

3449329.83G T ∆=- 927℃（1200K ）：1169008177.191200

ln 3.778.3141200

K -+⨯=

=⨯ 143.41K =

23449329.831200

ln 0.138.3141200K -+⨯==⨯ 2 1.14K =

又空气与水汽的体积比为3，101.325P Pa =总，T=927℃

(/)O H n n ⨯⨯初=（1+20.213)/2=2.26/2

① 分压总和方程：22221CO CO H H O N p p p p p ++++=

② 平衡常数方程：2

21CO CO P K P =22

1/CO CO P P K ⇒=

2222CO H O H CO P P K P P =

22222

1221H O H O

CO H CO CO CO

P P P K P P P K K P ⇒=⋅⋅=

③ 元素的原子摩尔量比恒定方程：2222O O H O H O O n n n p p ==

+⨯∑２i 初

初初初初n

＋２（3）p

2222H O CO CO

O H O O O n n n n p p p ==+⨯

∑２i 平

平平Ｃ平Ｃ平平

n ＋２＋（＋）p

222H H O H O n n p =∑i 初

初初初

n

=２p

2222)H O H H O n n n p p ==+⨯

∑２i 平

Ｈ平平Ｈ平平n ２＋２（2p

(/)(/)O H O H n n n n 平初=2.26=2222

22CO CO H O H O H p p p p p =+平＋＋（

）２

又22222(/)0.79/2((/))H N H O N H O H O H n n p p p p p n n ⨯=２Ｎ平平初初=３/２)=(/２(+)

2222.37(N H O H p p p =+平)

令：CO p x = 2H O p y = 2212H O H K y

p p y K x

+=

⋅+ 1212)1(2)/(

) 2.26K y

y K x

K y

x y y K x

⋅+=++⋅+=2121x+x /k +3.37(

x /k

解得：0.3946x = 0.0018y =

所以：0.3946CO p = 20.00183H O p = 20.0036CO p = 20.1766H p =

2N p =0.4229

（三）P337

7将0.1mol 34Fe O 和0.5mol 的固体碳垃入体积为-333010m ⨯的真空反应器内， 抽去空气后气，加热到700℃，进行还原反应： 34434Fe O C Fe CO +=+。 试求1)反应器内的压力； 2)气相组成： 3)反应器中未反应残留的碳量。

34434Fe O C Fe CO +=+ 333010V m -=⨯ 973T K =

342434Fe O CO Fe CO +=+ 01412011.82G T ∆=--+ 10.400K =

22CO C CO += 0

2

169008172.19G T ∆=- 20.935K =