钢铁冶金原理试题1答案

内蒙古科技大学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由能？写出形成质量1%标准溶液的标准溶解吉布斯自由能计算式。

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 浓度范围内均服从 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 相等 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 ，

学生班级________________学生学号：

□□□□□□□□□□□□学生姓名：________________

………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………

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（或范得华）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：

344[C](Cr O )3[Cr]4CO +=+，试用热力学原理分析有利于实现去碳保铬的热力学条件。

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GCrl5钢的表面张力分别为0.45及1.631-⋅m N ，两者的接触角ο38=α。试求钢--渣的界面张力，并确定此种还原渣能否在钢液中乳化? 解：

305

.138cos 45.063.1245.063.1cos

202222

=⨯⨯⨯-+=-+=s m s m ms σσσσσ 铺展系数：125.0305.145.063.1-=--=--=ms s m S σσσ 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，l173K 的速率常数

12110987.2--⨯=s k ，1273K 的速率常数12210623.5--⨯=s k 试求：(1)

反应的活化能；(2)1673K 的速率常数k 值；(3)1673K 的可逆反应的速率常数：)1

1(0K

k ++。 反应为

()2CO FeO CO s FeO +=+； T G m

r 26.24228000

+-=∆ 1-⋅mol J 解：（1）由⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=RT E k k a exp 0 可得： ⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯-=⨯-1173314.8exp 10978.202a E k

⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯-=⨯-1273314.8exp 10623.502a E k 先对上两式取对数，而后在相减，可得：

⎪⎭⎫

⎝⎛--=⨯⨯--1273111731147.1910623.510978.2lg 2

2a E

12

2

78923127311173110623.510978.2lg 147.19---⋅=-

⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-=

mol J E a

（2）1673K 下的k

774.01673112731147.197892310623.5lg 2-=⎪⎭

⎫

⎝⎛--=⨯-k

48.0774.010623.5lg lg 2-=+⨯=-k

所以 1331.0-=s k

（3）1673K 的可逆反应的速率常数：)1

1(0K

k +

+ 331.0==+k k

00

ln K RT G M r -=∆

555.0147

.1926

.241673147.1922800lg 0-=-⨯=

K ,278.00=K

所以：1

052.1278.011331.0)11(-+=⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⨯=+

s K k 3.求下列反应的0

m r G ∆及温度为1273K 时反应的平衡常数。

()()()()CO s SiO s Fe C s SiO Fe 222242++=+石

已知：

()()()CO s Fe C s FeO +=+石；T G m

r 25.1601589700

-=∆ 1-⋅mol J ()()()s SiO Fe s SiO s FeO 2222=+；T G m

r 09.21362000

+-=∆ 1-⋅mol J 解：反应的线形组合关系为：

()()()s SiO Fe s SiO s FeO 2222=+；T G m

r 09.21362000

+-=∆ （1） ()()()CO s Fe C s FeO +=+石；T G m

r 25.1601589700

-=∆ （2） ()()()()CO s SiO s Fe C s SiO Fe 222242++=+石 0

m r G ∆ （3）

通过比较可知：

()()T G G G m r m

r m r 59.3143541402210

00-=∆+∆-=∆ 1-⋅mol J 由00

ln K RT G M

r -=∆可以得到： 90.1147

.1959

.3141273147.19354140lg 0=+⨯-

=K 1

62.790=K