陈老师冶金动力学复习笔记
山东省考研冶金工程复习资料重点知识点整理与实践技巧分享
山东省考研冶金工程复习资料重点知识点整理与实践技巧分享在准备山东省考研冶金工程的过程中，掌握重点知识和高效的实践技巧是至关重要的。
本文将为您整理冶金工程考研的重点知识点，并分享一些实践技巧，帮助您在备考过程中取得更好的成绩。
一、冶金工程考研重点知识点整理1. 冶金热力学在冶金工程考研中，冶金热力学是一个重要的基础知识点。
它涉及金属材料在高温条件下的相变和化学反应，包括金属矿石的还原、氧化和脱气反应等。
备考时，应重点掌握热力学基本概念、平衡常数的计算方法以及各种反应的热力学条件等内容。
2. 冶金原理冶金原理是冶金工程考研中的另一个重点知识点。
它主要涉及金属矿石的选矿、冶炼和提纯等过程。
备考时，应重点了解金属矿石的性质和成分、冶炼过程中的原料处理和炉渣控制等内容。
3. 冶金化学冶金化学是冶金工程考研中的重要知识点之一。
它主要涉及金属材料的化学性质和化学反应，包括金属腐蚀、合金形成和金属盐溶液的性质等。
备考时，应重点理解金属与非金属元素的化学相互作用、金属合金的组成与性能关系等内容。
4. 冶金物理冶金物理是冶金工程考研中的另一个重点知识点。
它主要涉及金属材料的物理性质和物理行为，包括晶体结构、析出相、位错和塑性变形等。
备考时，应重点掌握金属的晶体结构与性能关系、不同金属材料的热处理过程等内容。
5. 冶金设备冶金设备是冶金工程考研中的重要考点之一。
它主要涉及金属冶炼和加工过程中所使用的各种设备，包括炉子、反应器、分离器和输送设备等。
备考时，应重点了解不同设备的工作原理和操作规程等内容。
二、冶金工程备考实践技巧分享1. 制定合理的学习计划在备考过程中，制定一份合理的学习计划非常重要。
根据自己的时间和实际情况，合理安排每天的学习时间和内容。
同时，要注意合理安排休息时间，避免过度疲劳。
2. 多做习题和模拟试题做题是巩固知识和提高解题能力的有效方法。
在备考过程中，可以多做一些习题和模拟试题，通过不断练习，提高解题速度和准确率。
冶金动力学(1)-10
绪论
•氧化物（球团）还原过程动力学； 氧化物（球团）还原过程动力学； 氧化物 •冶金反应器中的混合、流动和传质。 冶金反应器中的混合、流动和传质。 冶金反应器中的混合
化学反应动力学
§1 化学反应速率与浓度关系
1.1基元反应 基元反应 一个化学反应方程式仅仅表示反应的初态和末态， 一个化学反应方程式仅仅表示反应的初态和末态，即只表明反应的 原始物是什么，产物是什么以及反应的计量系数。 原始物是什么，产物是什么以及反应的计量系数。至于反应的机理如 由反应物变为产物的过程中，要经过什么步骤， 何，由反应物变为产物的过程中，要经过什么步骤，这从反应式是看 不出来的。 不出来的。 事实上，化学反应一般多是由若干个简单步骤－基元反应组成的。 事实上，化学反应一般多是由若干个简单步骤－基元反应组成的。 基元反应： 基元反应：如果反应物分子在相互作用或碰撞时一步就直接转化成产 则该反应称为－基元反应。 物，则该反应称为－基元反应。 如反应物分子要经过两个或两个以上步骤才能转化为产物， 如反应物分子要经过两个或两个以上步骤才能转化为产物，则为非基 元反应。 元反应。
1 CA
1 1 = + kt C A C A0
t
t1/ 2
1 = kC A0
特征
化学反应动力学
Ⅱ)
A + B k C →
0 x CA0-x CB0-x
t＝0 CA0 CB0 ＝ t=t
dx r= = kC AC B = k (C A 0 − x)(C B0 − x) dt
(C A0 − x)C B0 1 ln = kt C A0 − C B0 (C B0 − x)C A0
冶金过程动力学（Ⅰ） 冶金过程动力学（
绪论
1.冶金动力学研究的目的、意义和内容 冶金动力学研究的目的、 冶金动力学研究的目的
河南省考研冶金工程复习资料冶金原理与冶金物理化学重点知识点解析
河南省考研冶金工程复习资料冶金原理与冶金物理化学重点知识点解析河南省考研冶金工程复习资料：冶金原理与冶金物理化学重点知识点解析一、概述在冶金工程考研中，冶金原理与冶金物理化学是非常重要的知识点。
本文将就这两方面的重点知识点进行解析，帮助考生更好地复习备考。
二、冶金原理的重点知识点解析1. 冶金原理的基本概念冶金原理是指冶金学的基本原理和规律，包括金属物理冶金、金属化学冶金和金属工艺学等内容。
在复习冶金原理时，考生需重点掌握金属的结构与性能、金属材料的相变等基本概念。
2. 金属的结构与性能金属的结构与性能是冶金工程考研中的重要内容，包括晶体结构、晶体缺陷、晶体的增韧机制等。
在复习期间，考生应牢固掌握不同金属的结构类型、晶体缺陷的种类以及晶体的塑性变形等知识点。
3. 金属材料的相变金属材料的相变是冶金工程中的核心知识之一，包括熔化、凝固、析出等相变过程。
在复习过程中，考生应深入了解金属材料的各种相变规律和相图，掌握相变过程的影响因素和调控方法。
4. 金属的加工与热处理金属的加工与热处理是冶金工程中不可或缺的部分，包括铸造、锻造、焊接等加工过程，以及退火、淬火、回火等热处理方法。
考生需要熟练掌握不同加工和热处理方法的原理、工艺及其对金属材料性能的影响。
三、冶金物理化学的重点知识点解析1. 金属与非金属元素的相互作用金属与非金属元素的相互作用是冶金物理化学中的重要内容，包括金属与氧化物、硫化物、氮化物等的反应。
在复习期间，考生应掌握金属与非金属元素的化学反应机制和热力学基础，理解金属材料的腐蚀、氧化等现象。
2. 金属的电化学行为金属的电化学行为是冶金物理化学中的关键知识之一，包括电化学平衡和腐蚀电池等内容。
考生需掌握电化学反应的基本原理和电化学平衡的计算方法，理解电化学腐蚀的本质和防腐蚀的措施。
3. 金属溶液金属溶液是冶金工程中的重要研究对象，包括金属的固溶、固相变、液溶剂和电解液等。
在复习期间，考生需了解金属溶液的物理化学性质，熟悉固相变和固溶体的形成机制，掌握金属溶液的制备方法和性质调控等知识。
冶金动力学
绪论
•氧化物（球团）还原过程动力学； •冶金反应器中的混合、流动和传质。
化学反应动力学
§1 化学反应速率与浓度关系
1.1基元反应
一个化学反应方程式仅仅表示反应的初态和末态，即只表明反应的 原始物是什么，产物是什么以及反应的计量系数。至于反应的机理如 何，由反应物变为产物的过程中，要经过什么步骤，这从反应式是看 不出来的。 事实上，化学反应一般多是由若干个简单步骤－基元反应组成的。
n 1
半衰期公式
t1/ 2
2 n 1 1 n 1 (n 1)kCA 0
n 1
注意：k量纲与反应级数有关， mol(1n ) m3( n 1) s 1
化学反应动力学
§2 反应级数的测定
反应级数要由实验确定。首先应通过物理或化学方法测出一系列 浓度和时间关系的实验数据，然后再按以下方法处理。 1）积分法 将几组实验数据分别代入零级、一级、二级、…等反应的积分式 中，计算出k值。如某公式计算得到的k值基本守常，则该公式的 级数就是反应级数。 如果不论哪一公式计算得到的k值都不守常，则该反应一定是不 能用整数级数表示的复杂反应。
k物理意义：单位反应物浓度时的化学反应速率。 k与浓度无关；但是温度的函数。
1/k：化学反应的阻力。
a b C 推动力 a b AC B r kCACB 1/ k 阻力
化学反应动力学
质量作用定律只能用于基元反应。而实际发生的大部分反应为非基元 反应，或不能确定为基元反应，怎么办？ 处理方法：外推法（借助质量作用定律的数学形式） 对一般反应 可写成通式 化学反应级数： aA + bB gG
CA
CA
C A0
CA0 kt
特征1 t
冶金反应动力学基础
(3-8)
即 nA = nA0 (1 − f A ) 。所以
JA
= − d (nA /V0 ) dt
= − d (nA0 (1 − f A ) /V0 ) dt
=
n A0 V0
df A dt
= CA0
df A dt
(3-9)
二、 质量作用定律 一定温度下的反应速率，与各个反应物的浓度的若干次方成正比。对基元反
流体中分子扩散的物质流为：
46
第三章 冶金反应动力学基础
47
J i = −DgradC 流体带动质点迁移的物质流为：
（3-36）
→→
Ji = vC
（3-37）
→
式中 v 为流体流速。所以对流扩散的总物质流为：
→
J = −DgradC + v C
（3-38）
如果在对流扩散中有化学反应存在，即在对流传质过程中出现物质的消耗或 积累，这时的对流方程还应增加化学反应影响项。
动量传输服从 Newton 方程
τ xy
=
−η ∂vy ∂x
（3-39）
式中η为动粘度系数（g/cm·s）。运动粘滞系数为γ=η/ρ（cm2/s）。 热量传输服从 Fourier 定律：
qx
=
−λ
∂T ∂x
（3-40）
式中λ为导热系数（W/cm·℃）。导温系数为α=λ/ρCp（cm2/s）。
质量传输服从 Fick 定律：
k
=
k0
exp(−
ER RT
)
(3-11)
44
第三章 冶金反应动力学基础
45
3．3 冶金反应动力学基础
在同一相内进行的反应称为均相反应，而在不同相间发生的反应则称为多相 反应。高温冶金反应多半是在炉气、熔渣、金属之间进行的，属于多相反应多相 反应的特征是反应发生在不同的相界面上，反应物要从相内部传输到反应界面， 并在界面处发生化学反应，而生成物要从界面处离开。
冶金原理复习
冶金原理复习冶金原理是一门非常重要的学科，涉及到金属材料的制备、提纯、加工和性能研究等方面。
所以，在应对考试或者实际应用时，复习和掌握冶金原理知识是非常必要的。
本文将从以下几个方面展开冶金原理的复习和总结。
一、结构与性能的关系金属材料的物理、化学性质和内部结构之间有着密切的关系。
常见的金属材料内部结构包括晶体结构、晶粒大小和晶界等，而这些结构的变化会直接影响到材料的力学性能、塑性和热稳定性等方面。
因此，在复习冶金原理时，应该着重理解金属结构与性能之间的关系，并将其应用到实际生产和加工中。
二、冶金流程冶金流程是指将矿物原料加工成金属材料的过程。
其中包括矿物提取、矿石熔炼、金属提取、金属纯化、合金制备和加工等过程。
在复习冶金原理时，需要了解这些流程中的基本原理、步骤和影响因素，以及各个流程之间的关系。
这些知识对于理解和解决生产中的实际问题至关重要。
三、金属材料的制备与加工金属材料的制备与加工是冶金学的重要部分，通常包括原材料的熔炼、铸造、锻造、挤压、淬火和退火等过程。
在复习时，需要掌握这些过程中的基本原理、工艺参数和影响因素。
此外，还需要学习金属材料的热处理和物理性能测试等方面的知识，以全面掌握材料的特性和优缺点。
四、合金制备合金是由两种或多种金属或非金属元素相结合而形成的材料。
在实际生产和研究中，需要掌握合金制备的基本原理和方法，了解不同成分的合金成分之间的性能差异，并能够有效地选择和优化合金的配方，满足实际需求。
综上所述，冶金原理是一门非常重要的学科，涉及到金属材料的各个方面，包括内部结构、冶金流程、金属材料的制备和加工，以及合金制备等方面。
在复习时，需要系统学习和掌握这些知识，同时也需要注重实践、实验和实际应用，以提高自己的理论和实践能力。
希望大家能够通过复习和总结，掌握冶金原理的核心知识，为实际应用和发展做出更大的贡献。
冶金动力学第一章化学反应速率基础知识
希望后续课程能增加实验课程的比重，通过实验来验证和巩固理论 知识，提高实践能力和创新能力。
拓展应用领域知识
建议课程适当拓展冶金动力学在其他领域的应用知识，如材料科学、 环境科学等，拓宽学员的知识视野和应用能力。
THANK YOU
感谢聆听
掌握了实验技能
通过实验课程的学习，我掌握了测量化学反应速 率的实验技能，包括实验设计、实验操作和数据 处理等方面。
激发了学习兴趣
本次课程的内容丰富、生动有趣，让我对冶金动 力学产生了浓厚的兴趣，期待后续课程的学习。
对未来学习建议和期望
加强理论知识学习
建议后续课程继续加强理论知识的学习，包括反应机理、反应动力 学方程等方面的内容，为后续实验和工程应用提供理论支持。
反应速率的表示方法
反应速率可以用微分法或积分法表示。微分法是通过测量反应过程中某一时刻的反应速率 来表示整个过程的反应速率；积分法则是通过测量反应开始到某一时刻的反应物或生成物 的浓度变化来表示整个过程的反应速率。
学员心得体会分享
1 2 3
加深了对化学反应速率的理解
通过本次课程的学习，我对化学反应速率的定义、 影响因素和表示方法有了更深入的理解，对后续 学习打下了坚实的基础。
温度对催化剂活性的影响
温度不仅直接影响反应速率，还会影响催化剂的活性。对于某些催化剂，存在最佳的反应温度范围，超出此范围 催化剂活性降低。
催化剂对反应速率影响
催化剂降低活化能
催化剂通过提供新的反应路径，使反应 的活化能降低，从而加快反应速率。
VS
催化剂的选择性
不同的催化剂对同一反应可能具有不同的 选择性，即可能促进不同的反应步骤或生 成不同的产物。因此，选择合适的催化剂 对于优化反应过程至关重要。
第2章：冶金动力学基础1
如果反应过程中物质体积变化较小，可视为恒容过程。在恒容 条件下，则有（体积摩尔浓度的变化率） •
dC B 1 dn B v = = V dt dt
mol⋅m-3⋅s-1
对于如下反应： a A ＋ b B＝ c C ＋ d D 如果没有副反应，则各物质的反应速率与化学计量系数之间 成正比关系：
注意：
化学（冶金）反应的速率 化学（冶金）反应的机理（历程） 温度、压力、催化剂、溶剂及其它外界因素对反应速率的影响
ΔG < 0
H 2 + 1 2O 2 = H 2 O (g)
C + O2 = CO2(g)
点火，加温或催化剂 点火，加温
Î 热力学和动力学构成了冶金反应的基础。 要全面理解冶金反应过程，就必须同时研究反应的热力学和动 力学，创造条件，使热力学的可能性变为现实。
2.3.2 分子扩散 1）概念
分子扩散，简称扩散。扩散是体系中物质由于热运动而自动 迁移、浓度均匀化的过程。 z 自扩散（本征扩散）：纯物质体系中同位素浓度不同； z 互扩散（化学扩散）：溶液体系中浓度不同。 一般情况下，组元浓度较高的部位，其化学势亦高。 严格地说，化学势的不同是产生扩散的根本原因。它促使组 元从化学势高的部位向化学势低的部位迁移。扩散驱动力是体 系内存在的化学势梯度。
order)，简称反应级数（不一定为基元反应）。反应级数 表示反应物的浓度对反应速率影响的特性。 n＝0时，称零级反应； n＝1时，称一级反应； n＝2时，称二级反应。
注意： ¾ ¾ ¾ 任何级数的反应都可能是非基元反应； 正整数级才可能是基元反应； n为负数、分数或反应为无级数时必定是非基元反应。
2 冶金动力学基础
2 冶金动力学基础
2. 1 概述
8 冶金动力学基础.
kM >> k, k∑≈ k,
过程为界面化学 反应控制
图8-6.反应界面附近的浓度分布
8.3.1.确定多相反应的限制环节
（1）活化能法 此法是基于温度对多相反应速率的影响来预测过程 的限制环节
界面化学反应活化能大于 气相中组元的扩散活化能 150~400kJ/mol 4~13kJ/mol 17~85 kJ/mol 170~400kJ/mol
（2） 在界面处发生化学反应，通常伴有吸 附、脱附和新相生成；
（3） 生成物离开反应界面。
以界面一级反应为例
设物质A由相的内部扩散到相界面处,并发生化学反应。
化学反应速率：
单位时间通过单位截面的物质A量
当过程以稳态进行时,
经整理后,
反应的总阻力=截面反应阻力+传质阻力
k>>kM, k∑≈ kM,
d CB d CA J B JA dt
dt
J AB
d C AB dt
其中, CA,CB,CAB --- 分别表示反应物A, B 和产物AB 的浓度
例题
例如 反应：
2C+ O2 = 2 CO
生成2 mol CO, 需要消耗2mol C 和1 mol O2, 显然C的消耗率是O2,的两倍。
动力学
化学反应动力学 从微观角度研究化学 反应速率和机理，称 之为微观动力学 在微观动力学的基础上，结 合流体流动形式、传热、传质及 反应器形状研究反应速率及机理， 称之为宏观动力学
冶金过程动力学属于宏观动力学范畴
探讨冶金反应速率、阐明反应机理， 确定反应速率的限制环节，导出动力学方程。
在实际冶金生产过程中需要考虑热力学问题和动力学问题
第8章 冶金过程动力学 ★★★★
(1). 外扩散限制，kG<<De(k)， (2). 内扩散限制， De<<k(kG)，
t
t
O r0
R 0 e (C A CA ) 3kG
O r02
(Fe2O3︱Fe 或Fe3O4 ︱Fe 或FexO︱Fe)的一界面模型和有3
个界面(Fe2O3︱Fe3O4 ︱FexO︱Fe)的三界面模型，其中一 界面未反应核模型应用比较广泛。
依此未反应核模型，铁矿石还原反应步骤为：
(1) 还原气体A通过气相边界层向矿球表面扩散，即外扩散；
(2) 气体A通过多孔的产物层向反应界面扩散，同时铁离子也 通过产物层向内部扩散，称为内扩散； (3) 在反应界面上气体A与铁氧化物发生还原反应，其中包括 还原剂的吸附和气体产物的脱附； (4) 气体产物通过固体产物层向矿球表面扩散； (5) 气体产物离开矿球表面向气相内部扩散；
氧流与熔池作用，将动量
传递给金属液； 金属熔池产生循环运动。
8.2.1 元素氧化反应的动力学 氧流穿入熔池某一深度并构成火焰状作用区(火点区)
8.2.1 元素Байду номын сангаас化反应的动力学
氧气炼钢中还存在乳化和泡沫现象 在氧流强冲击和熔池沸腾 作用下，部分金属微小液 滴弥散在熔渣中；
乳化的程度与熔渣粘度、 表面张力等性质有关；
ri r0 (1 R)1/ 3
0 e 4r02 (C A CA ) dn JA dt r0 r0 ri r02 1 K k G De ro k (1 K ) ri2
冶金原理-冶金动力学基础
2 D e
24
3 吸附化学反应的速率
气体在相界面上的吸附分为两种： ●化学吸附：有化学键形成，吸附活化能在80KJ以上。 ●物理吸附：仅有范德华力作用，吸附活化能20KJ在以下。
3.1 朗格谬尔吸附等温式
Ag A
A
A A
1A
●边界层理论
速度边界层： 0 5.2(vy
1
u) 2
浓度(扩散)边界层:
c
(
D v
)
1 3
0
有效边界层：
(
c x
)
x
0
c c x
c
eff
c
eff
c c c
x x0
22
●用边界层理论求传质系数
J D dc D c c D c c c c
4.1 反应过程动力学方程建立的原则
热力学根据反应中的平衡态，建立温度、压力及浓度之间的数学关系式； 动力学根据反应过程中出现的稳定态或准稳定态，导出动力学方程。
4.1.1 稳定态原理
在与环境交换能量及物质的敞开体系内，组分的质量在某 时间的变化是由于内部的化学反应及参加反应的物质经过 体系—环境界面转移促成的。当维持引入的物质的量与其 消耗的量达到相等时，就可建立过程的稳定状态，而使过 程在稳定态中进行。
14
aA bB dD eE
vA
k
c
Aa c
b B
k
c
e E
c
d D
vA 0
k k
冶金物理化学-冶金动力学基础
①.边界层
当粘性流体沿固体壁面（如平板）流动时，在靠近壁面的流
体薄层内，产生很大的速度梯度。把靠近壁面的流体薄层称
为边界层（或速度边界层）。
粘滞阻力主要集中在边
界层内，边界层以外，
速度梯度为零，可视为
理想流体。
26
10.冶金动力学基础
②.有效边界层
为处理方便，将对流扩散 折算成稳态分子扩散。
率所决定，界面化学反应为限制环节。
1.综合控制； 2.反应过程中限制环节发生改变；
14
10.冶金动力学基础
15
10.冶金动力学基础
4 确定限制性环节的方法
(1)活化能法
基于温度对多相反应速率的影响来预测； 一般情况下，界面化学反应活化能大于150～400kJ/mol；气相中
组元的扩散活化能为4～13 kJ/mol；铁液中组元的扩散活化能为 17～85 kJ/mol；熔渣中组元的扩散活化能为170～ 400kJ/mol。
参与反应的各物质均处于同一个相内进行化 学反应。 ◆ 非均相反应 参与反应的各物质处于不同的相内进行化学 反应。
4
10.冶金动力学基础
§2 化学反应动力学基础
化学反应动力学：反应速率和反应机理。
以单位时间内反应物或生成物浓度的变化来表示。
如反应
A+B￫AB 的速率
JA
dCA dt
JB
dCB dt
反应界面，并在界面处发生化学反应，生成物要从界面处离开。
反应总速率取决于各个环节中最慢的 环节，这一环节称为限制环节。 首先必须找出反应的限制环节，然后 再导出动力学方程。
11
10.冶金动力学基础
3 限制性环节
以一级反应为例，设物质A由相的内部扩散到相界面处，并在界 面上发生化学反应，其速率：
钢铁冶金原理重点
第五章 化合物的形成与分解1 什么叫热力学参数状态图，在气-固反应中为什么得到了广泛的应用？解 热力学参数状态图是根据反应热力学平衡原理计算式或由实验测得的反应的热力学平衡参数（温度，组分，分压，自由能）之间的关系绘制的不同相稳定存在区的图形。
例如，相图是恒压下，体系的组成与温度的组成图；氧势图是氧化物的r mG θ∆与温度的组成图；化学反应的平衡常数对温度（1/T ）的组成图等。
它们能直观地表出参与反应的歌物质的稳定存在区域及其稳定条件（温度，组分，分压等）。
2 哪些因素能改变氧化物的氧势，从而改变氧化-还原反应的热力学条件。
解 氧化物还原反应的热力学条件决定于它们耦合的两个氧化物氧势的改变：()O MO π<或>()O NO π，从而决定了反应22()()()()MO s N s NO s M s +=+的方向。
而氧化物氧势的影响因素可如下导出。
由下组合反应式中 1）22(,)ln r m O G MO s RT p θ∆=，氧势图中的22()ln O MO O RT p π=；2）fus (,)G M s θ∆：M(s)发生相变，2()O MO π增加；3）fus 2 (,)G MO s θ∆：MO(s)发生相变，2()O MO π下降；4）M G ln M RT a θ∆=：M(l)形成溶液，M a 减小；2()O MO π增加；5）22MO MO G ln RT a θ∆=：MO 2形成溶液或复合化合物，2MO a 减小，2()O MO π下降。
3 试述燃烧反应的热力学规律及对冶金反应产生的影响。
解 在火法冶金中为使冶金反应顺利进行，需要供给大量的热能，而热能的一个重要来源就是由燃料的燃烧供给的。
燃烧反应是指燃料的可燃成分（C ，H 及C 的不完全燃烧产物CO ）与气相的氧化剂发生地氧化反应。
燃料的可燃成分如以单质形式或低价氧化物形式寻找，则它们在还原熔炼中又是还原剂。
吉林省考研冶金工程复习资料冶金原理核心知识梳理
吉林省考研冶金工程复习资料冶金原理核心知识梳理冶金工程是研究金属和金属合金的提取、精炼、加工和应用的学科。
作为冶金工程考研的一门重要科目，冶金原理是其中的核心知识之一。
本文将对吉林省考研冶金工程冶金原理的核心知识进行梳理，帮助考生全面复习。
一、金属的物理性质1.1 密度和比重金属的密度是指单位体积内所含质量的大小，而比重是金属的密度与水的密度之比。
金属的密度和比重决定了其重量和质量的特性。
1.2 熔点和沸点熔点是指金属从固态转变为液态的温度，沸点则是指金属从液态转变为气态的温度。
不同金属的熔点和沸点各有差异，这对冶金工程来说具有重要意义。
1.3 热膨胀性金属的热膨胀性是指在温度变化下，金属的尺寸会发生变化。
这一性质在冶金加工过程中需要得到合理的控制，以保证产品的尺寸稳定。
二、金属的化学性质2.1 金属的氧化反应金属与氧气的反应会产生金属氧化物。
这一反应在冶金工程中常常是不可避免的，因此对金属的氧化性质要有所了解，并采取相应的防护措施。
2.2 金属的腐蚀性质金属的腐蚀性质是指金属在介质中被破坏或溶解的性质，其原因主要是与介质中的化学物质和电解质有关。
了解金属的腐蚀性质可以帮助冶金工程师选择合适的材料和防腐措施。
2.3 氧化还原反应氧化还原反应是指金属与其他物质之间的电子转移过程，其中金属被氧化为阳离子，同时还原剂被还原为阴离子。
了解这一反应对于理解金属在冶金过程中的变化具有重要意义。
三、金属提取与精炼3.1 矿石的选矿矿石的选矿是指通过物理或化学方法对矿石进行处理，以选择出所需金属的工艺过程。
选矿工程师需要了解不同矿石的性质和特点，采用合适的选矿工艺，以提高提取金属的效率。
3.2 冶炼过程冶炼是指将金属从矿石中提取出来的过程。
在冶炼过程中，冶金工程师需要掌握合适的冶炼方法、熔炼温度和熔剂的选择等关键技术，以确保金属的提取效果。
3.3 精炼与纯化精炼与纯化是指将提取出的金属进一步提纯和加工，以满足特定应用的要求。
2 冶金动力学基础
对于理想气体，Sc=1。
2.2.2
诸准数间的关系
对流扩散
气体Sc＝1，而上式可写成
上式两边取对数：lnSh＝1nK十alnRe， 以测定的1nSh对lnRe作图，由直线的参数 可得到常数K、a。直线上的折点相当于层 流转变为紊流流动时，Re准数的临界值。 对于环流固体表面的气体，由实验得出 Sh=0.54Re1/2代入Sh及Re准数的参数， 经简化：
在选定的初始条件和边界条件(即体系和环境之间物质和能 量的交换条件)下，解菲克第二定律微分方程，可得出 f (t, x, c) 0 的数学表达式：
2.2 分子扩散及对流传质
扩散系数
扩散系数D是浓度梯度 的扩散通量，它是体系局部状 态的函数，和T、p及体系的局部成分有关。 根据爱因斯坦公式
式中 —原子的平均平方移动距离，它是原子单位跳跃 的长度；t—原子两次移动的平均时间。
2 D t e
量纲分析法:准数方程计算 旋转圆盘法: 流体动力学 方程求解
问题： 1、什么是化学反应速率？如何确定化学反应速率和反应的活 化能？
2、什么是分子扩散？什么是对流扩散？如何确定分子扩散系 数D和传质系数β？二者有何不同？
2．3
吸附化学反应的速率
气体在固体表面的吸附 物理吸附:范德华引力 化学吸附:化学键力，化学吸附主要发生在固体 表面的所谓活性点上。固体表面的微观凸出部分的 原子或离子的价键未被邻近原子饱和。具有较高的 表面能，常是化学吸附的活性点
当t=0时，c=c0.而I=ln(c0-c平）
(流体内物质扩散速率的积分式)
通过实验测得各时间的浓度c,以 对时间t作图， 由直线斜率 求出传质系数β与有效边界厚度δ
2.2.2
江苏省考研冶金工程复习资料冶金物理化学与金属材料重要知识点总结
江苏省考研冶金工程复习资料冶金物理化学与金属材料重要知识点总结为了帮助考生高效备考江苏省考研冶金工程专业，本文将对冶金物理化学与金属材料的重要知识点进行总结。
考生可以根据这些知识点来进行有针对性的复习，提高备考效果。
一、金属晶体结构1. X射线衍射金属晶体结构的研究常用X射线衍射方法，通过测定衍射角和衍射强度，可以获得晶面间距、晶格常数等信息。
2. 晶格结构类型常见的金属晶格结构类型有：体心立方（bcc）、面心立方（fcc）和密堆积六方（hcp）。
3. 偏析现象金属中的偏析现象指的是在凝固过程中出现成分非均匀分布的现象。
偏析可分为正偏析和负偏析，主要由晶体生长速度差异引起。
二、金属的相变与固化1. 相图与相界相图是描述材料在不同温度下相组成与相比例的图表，相界则表示相变的临界条件。
常见的相图有铁-碳相图和铜-镍相图等。
2. 固溶度与固相间化合物金属合金中的固溶度表示溶质在溶剂中的最大溶解度，可根据共晶和共饱和等相图分析方法进行计算。
3. 实体化学反应金属材料与外界环境发生一系列实体化学反应，如氧化、硫化、硝化等。
这些反应会对金属材料的性能产生重要影响。
三、金属材料的力学性能1. 弹性与塑性金属材料的应力-应变关系可分为弹性阶段和塑性阶段，弹性阶段表现为线性关系，而塑性阶段则表现为非线性关系。
2. 硬度与韧性硬度是金属材料抵抗表面压痕的能力，常用方法有布氏硬度和洛氏硬度等。
而韧性则是材料抵抗断裂的能力。
3. 耐疲劳性能金属材料在交变应力下经历一系列应力循环后，可能发生疲劳断裂。
疲劳寿命与材料的组织结构和应力水平有关。
四、金属材料的腐蚀与防护1. 电化学腐蚀金属材料在介质中发生电化学反应，引起金属质量损失和性能下降的现象即为电化学腐蚀。
常见的防护措施有涂层和阳极保护等。
2. 腐蚀速率腐蚀速率是评估金属材料腐蚀程度的指标，可以通过失重法、极化法和电位法等进行测量。
3. 防护涂层金属材料常常通过涂层来提高其防腐蚀性能和装饰性能，常用的涂层有有机涂层、无机涂层和复合涂层等。
2023年冶金物理化学教程知识点总结
相率等含量规则 平行于浓度三角形的任何一边的直线，在此线上的所有点代表的体系中，与直线相对顶角代表的组元浓度均相同。
等比例规则 从浓度三角形的一个顶点到对边的任意直线，线上所有点代表的体系点中，线两侧相应的二个组元浓度之比是常数。
背向性规则：图中档比例线上物系点的组成在背离其所在顶角的方向上移动（21O O C →→）时，体系将不断析出组分C ，而其内组分C 的浓度将不断减少，但其他组分的浓度比则保持不变，此项特性称为背向性规则。
杠杆规则（直线规则）：若三元系中有两个组成点M 和N 组成一个新的物系O ，那么O 点必然落在MN 连线上，其位置由M 和N 的质量M m 和N m 按杠杆规则拟定，即：MONOm m N M = 反之，当已知物系O 分离成两个互相平衡的相或物系M 、N 时，M 、N 的相点必然在通过O 的直线上，M 、N 物系的质量由杠杆规则拟定： O M m MN ON m ⨯=O N m MNOM m ⨯= 重心规则：在浓度三角形中，组成为1M 、2M 、3M 的三个物系或相点，其质量分别为1m 、2m 、3m ，混合形成一质量为O m 的新物系点O ，此新物系点则位于此三个原物系点连成的321M M M ∆内的重心上（不是几何中心，而是物理重心）。
O 的位置可用杠杆原则运用作图法拟定（两次杠杆规则即可求出O 点）：)(::O ::211332321面积比M OM M OM M M m m m ∆∆∆=切线规则：——鉴定相界线是共晶线还是转熔线（当然相界线也也许一段为共晶线，一段为转熔线），从而分析体系点冷却到该相界线时析出固相的成分。
分界线上任意一点所代表的熔体，在结晶瞬间析出的固相成分，由该点的切线与相成分点的连线之交点来表达；当交点位于相成分点之间，则这段分界线是低共熔线（单变线或二次结晶线）；当交点位于相成分点之外，则该段分界线是转熔线。
温度最高点规则（阿尔克马德规则，或罗策布规则）：——用以判断单变线上的温度最高点，从而判断温度减少时，液相成分点沿单变线进行的方向。
(整理)冶金过程动力学基础.
第十二章冶金动力学概述一、热力学的研究对象和局限性∙研究化学（冶金）反应的方向，∙反应能达到的最大限度，∙外界条件对反应平衡的影响。
→热力学只能预测反应的可能性。
∙无法预料反应能否发生，无法确定反应的速率，∙无法了解反应的机理。
∙∙热力学只能判断：这三个反应都能发生。
∙热力学无法回答：如何使它发生？二、动力学的研究对象∙化学（冶金）反应的速率∙化学（冶金）反应的机理（历程）∙温度、压力、催化剂、溶剂及其它外界因素对反应速率的影响→热力学的反应可能性变为现实性。
∙H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l)点火，加温或催化剂C + O2 = CO2(g)点火，加温三、动力学的分类∙宏观（唯象）动力学研究各种宏观因素（如T, P, C, 催化剂等）对反应速率的影响∙微观（分子）动力学研究反应机理和结构与反应性能间的关系∙介观动力学四、冶金反应的类型∙均相反应参与反应的各物质均处于同一个相内进行化学反应。
∙非均相反应参与反应的各物质处于不同的相内进行化学反应。
∙五、反应速率（定容反应速率）∙六、反应阻力∙冶金反应通常由一系列步骤组成。
∙每一步骤都有一定的阻力。
∙对于传质步骤，传质系数的倒数1/kd相当于这一步骤的阻力。
∙对于界面化学反应步骤，反应速率常数的倒数l/k，相当于化学反应步骤的阻力。
∙对于任意一个复杂反应过程，若是由前后相接的步骤串联组成的串联反应，则总阻力等于各步骤阻力之和。
∙若任意一个复杂反应包括两个或多个平行的途径组成的步骤，则这一步骤阻力的倒数等于两个平行反应阻力倒数之和。
七、反应速率的限制性环节∙在串联反应中，如某一步骤的阻力比其他步骤的阻力大得多，则整个反应的速率就基本上由这一步骤决定——反应速率的控速环节和限制性环节或步骤。
∙在平行反应中，若某一途径的阻力比其他途径小得多，反应将优先以这一途径进行。
八、稳态或准稳态处理方法∙对不存在或找不出唯一的限制性环节的反应过程，常用准稳态处理方法。
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冶金动力学考试复习——by 陈洁云冷老师部分是根据老师上课的内容，没有划的重点额&后面的每个反应还真不知道会考what一、绪论1、热力学与动力学区别与联系区别：热力学研究体系变化的可能性、方向和限度，只考虑体系变化过程的起始和最终状态，而不考虑过程进行中的瞬时状态，对化学反应的速率和历程不能给予任何回答。
动力学则是研究体系变化过程的速率和机理，不仅考虑过程变化的始末状态，而且还要探讨变化的历程和反应机构。
联系：热力学上不能发生的过程，在现实中一定不能发生，研究其动力学没有意义。
热力学研究无限缓慢的可逆过程，故不考虑时间因素，所以热力学上可以发生的过程只是现实可能发生的过程，不是必然发生的，需要进行动力学研究。
2、宏观动力学和微观动力学的区别和影响因素微观动力学：从微观角度在分子或原子水平上研究反应过程的具体行径（反应质点的组合细节、转变步序）即反应机理，研究最简单的基元反应的真实速率和复杂反应的综合速率，但不涉及物质的传输速率。
宏观动力学：在微观动力学基础上，结合流体流动、传热、传质及反应器形状研究反应速率及机理。
影响因素：化学反应速度与外界条件（如温度、压力、浓度、催化剂等）有关，也与反应物的化学组成和结构等因素有关。
化学反应速度还与传质速度（反应物向反应区域的传输速度以及反应产物离开反应区域的速度）有关，传热以及反应器的形状、尺寸等因素也对化学反应速度有不可忽视的影响。
二、化学反应动力学基础1、基元反应：反应物分子在相互作用或碰撞时一步就直接转化成产物的反应。
2、质量作用定律：在一定温度下，基元反应瞬时速率与各反应物瞬时浓度的若干次幂的乘积成正比，浓度的方次等于化学反应式中相应物质的化学计量系数。
基元反应aA + bB dD + eE 不考虑逆反应，反应速率可表示为：C: mol/m3 r: mol/m3•s质量作用定律可表示为：a bA Br kC C = a 、b:化学计量系数； k:化学反应速率常数k 物理意义：单位反应物浓度时的化学反应速率。
与浓度无关；但是温度的函数。
1/k ：化学反应的阻力。
3、化学反应速率：以单位空间（体积）、单位时间内物料（反应物或产物）数量的变化来表达。
基元反应的速率公式 （对相关的定义、公式会有具体的题型进行计算，推到一下呗）测定反应级数的方法1）积分法：由f(CA)对时间t 作图，如为直线，则有此直线关系的反应其级数即为所求的级数。
()110111n n n k c c τ--=+-2）半衰期法：测定以不同初始浓度进行反应的半衰期，将不同的CA0值和其对应的12t 值按f(CA0)对1t 作图，如所得为直线关系，则具有此直线关系得反应，其级数即为所求得反应级数。
如果反应遵从r=kCn 规律，作两次实验，得到两组数据，根据下式即可得到反应级数。
()11102211n n n kc τ---=- 1210212201()()1lg lg ()()t C n t C ⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭3）微分法：n dcr kc d τ=-= l g l g l g Ar k n C =+ 串联速率法：测定不同反应时间的反应速率及反应物浓度，应用上式，以lgr 对lgCA 作图，edt dC ddt dC bdt dC adt dC r ED B A ==-=-=应为一直线，由直线斜率和截距可求出反应级数n 及速率常数k 。
缺点：r 值不容易测准，误差较大；反应时间较长时，易有副反应发生，影响测量值的正确性。
初始速率法。
只求0t →时的速率r0，对应初始浓度(CA0)1、 (CA0)2、 (CA0)3、… 、 (CA0)n ，可测得一系列初始速度(r0)1、 (r0)2、 (r0)3 、… 、 (r0)n 。
00lg lg lg A r k n C =+以lgr0对lgCA0作图，应为一直线，由直线斜率和截距可求出反应级数n 及速率常数k 。
优点：测量误差小；工作量大。
4）孤立法（溢流法）：设反应速率为反应级数为 n=α+β（A ）先使 B 过量，反应后CB 变化很小，故CB 约为常数，则 'A B A r k C C k C αβα=≈k’为新的常数，此时反应为假a 级反应。
由微分法求得k’和α。
（B ）同理，重复上面过程，求得k”和β。
（C ）n=α+β 4、 稳态或准稳态原理无论反应达到稳态或准稳态，都可以用代数方程k1cA- k2cB =0代替微分方程来处理动力学问题。
这种方法也称为稳态或准稳态近似原理。
对串联反应 12k k A B C −−→−−→ 12BA B dC k C k C dt=- 反应开始时，上式右方第一项为k1cA0，第二项为零；随着反应的进行，第一项逐渐减小，第二项逐渐增大，到某一时刻两项相等，即120BA B dC k C k C dt=-= 假定此后生成和消耗B 的速率完全相等，Bdc dt自动地保持为零，则认为反应达到了稳态。
假定Bdc dt达到零以后，B 物质在反应进行中的消耗很小，在一段时间内 其浓度接近于一极大值cB ≈ (cB)max, 即120B A B dCk C k C dt=-≈ 称反应达到了准稳态（或称准静态）。
稳态法的适用条件：只有当中间产物B 的浓度变化率远小于反应物或最终产物的变化率即k2>>k1例题1：已知25℃时，有过量盐酸存在下，乙酸甲脂的水解反应对乙酸甲脂为一级：33233H CH COOCH H O CH OH CH COOH++−−→+-5s-1。
求半衰期以及反应100min 后乙酸甲脂的水解度。
解：由于是一级反应，故41/25ln 2ln 2 1.24105.6010t s k -===⨯⨯ 0005lnln5.610100600.336A A AA C C kt C C x-===⨯⨯⨯=-00 1.4A A C C x=- 水解度：0001110.291.4A A A C x x C C -=-=-=例题2 次氯酸根离子在溶液中转变为氯酸根离子的反应为332ClO ClO Cl ---→+根据反应速率的测定，此反应对[ClO-]为二级反应。
经研究提出一个串联的双分子反应机理：12k ClO ClO ClO Cl ----+−−→+223k ClO ClO ClO Cl ----+−−→+ 试按此机理推出速率方程。
为中间产物，可按稳态法处理。
解：在动力学中，浓度常用方括号表示。
按稳态法，有：22122[][][][]0d ClO k ClO k ClO ClO dt----=-=122[][]k ClO ClO k --=23221[][][][]d ClO k ClO ClO k ClO dt ----== 二级反应作业：反应2222NO O NO += 的可能机理如下：（1）122k NO NO N O +−−→ （2）2222k N O NO −−→ （3）322222k N O O NO +−−→ 试用稳态近似法推导出的速率表达式。
解：13222222k K k NO NO N O O NO +←−→+−−→ 21222NO NO N O dC k C k C dt -=- 222122232220N O NO N O N O O dC k C k C k C C dt=--= 可得：2122232N O CO O k C C k k C =⋅+同时232222NO N O O dC k C C dt= 则有223122322NO NO O O dC k k C C dt k k C =+ 若k3为控诉步骤的速率常数，因为k1，k2快速达到平衡，即0NOdC dt-=，132k k k则有21222NON O k C k C = 所以得2213222NO NO O dC k k C C dt k =⋅ 5、 Arrhenius 方程 （1）指数式 ae x p ()E k A RT=- 描述了速率随温度而变化的指数关系。
A 称为指前因子，a E 称为阿仑尼乌斯活化能，阿仑尼乌斯认为A 和a E 都是与温度无关的常数。
（2）对数式 l n l n aE k A RT=-描述了速率系数与 1/T 之间的线性关系。
可以根据不同温度下测定的 k 值，以 lnk 对 1/T 作图，从而求出活化能a E 。
（3）定积分式 a 211211ln ()E k k R T T =- 设活化能与温度无关，根据两个不同温度下的 k 值求活化能。
（4）微分式a 2d l n d E kT R T= k 值随T 的变化率决定于a E 值的大小。
例题 1 2522()2()0.5()N O g NO g O g →+已知：T 1=298.15K, k 1=0.469×10-4s -1 T 2=318.15K, k 2=6.29×10-4s -1 求：Ea 及338.15K 时的k3。
-1122a 211ln 102kJ mol TT k E RT T k ==⋅-解： 3a 11311ln k E k R T T ⎛⎫=- ⎪⎝⎭313 6.1210s k --=⨯例题2 某种酶催化反应Ea=50 kJ/mol , 求从正常体温37 ℃发烧到40℃时，仅从反应速率理论上考虑，此酶催化反应速率应增大多少倍？解： 331321231012()50(313310)10lg8.07102.303 2.3038.314313310k Ea T T k RT T --⨯⨯===⨯⨯⨯⨯－ 3133101.21k k = 反应速率理论上应增加21％ 例题3 反应: 2SO 2 + O 2 → 2SO 3 无催化剂时，E a = 251 kJ·mol -1 Pt 催化时，E a ' = 63 kJ·mol -1，求反应速率增大的倍数。
解：21212211Ea Ea EaRTRT EaRTk A ee k A eυυ---⋅===⋅ 32121(25163)10ln 75.888.314298k Ea Ea k RT --⨯===⨯3222119.010k k υυ==⨯吴广新老师部分 一、凝固基础：1、证明在同样过冷度下均匀形核时,球形晶核较立方晶核更易形成。
只有在形核功ΔG=V ΔGv+S σ(ΔGv<0固、液两相单位体积自由能差，σ>0表示单位面积的表面能)小于0的情况下，才会发生均匀形核。
对于相同体积的晶核而言，球形的晶核表面积最小，其总的自由能就更小，有利于晶核形成。
2、 简述均匀形核和非均匀形核的异同点？当液态金属非常纯净、不含任何杂质时，在相当大的过冷度下，固态晶核依靠液相内部的结构起伏直接从液相中自发形成。