钢铁冶金原理试题1答案

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
装订线使用专业、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) 装订线
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,如何表示炉渣的学生姓
名:________________
装订线碱度, ………………
3. 何为化合物的分解压、开始分解温度及沸腾分解温度, …………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
4.
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。

试卷须与答题纸一并交监考教师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，熔渣由简单的阳装订线离子、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) 提供氧装订线的能力，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。

装订线
学生班级________________学生学号:6.若化学反应的速率与反应物浓度的若干次方成正比，
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。

4[C](CrO)3[Cr]4CO，,，2. 钢液中[C]和[Cr]之间存在化学反应:，34
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
,1,1.63，两者的接触角。

试求钢--渣的界面张力，并确定此N,m,,38 种还原渣能否在钢液中乳化?
解:
22,，,2cos,,,,,msmsms
220,1.63，0.45,2，1.63，0.45，cos38 ,1.305
S,,,,,,,1.63,0.45,1.305,,0.125铺展系数: msms
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
,2,1,2,1k,2.987，10sk,5.623，10s，1273K的速率常数试求:(1)12 反应的活化能;(2)1673K的速率常数值;(3)1673K的可逆反应的k
1速率常数:k，。

(1)，0K
反应为
,10，，FeOs，CO,FeO，CO; J,mol,G,,22800，24.26T2rm
E,,a解:(1)由exp k,k,,,0RT,,
E2,,,a2.97810exp可得: ，,,k,,08.3141173，,,
E2,,,a5.62310exp ，,,k,,08.3141273，,,
先对上两式取对数，而后在相减，可得:
,2E2.9781011，,,alg,,, ,,,219.147117312735.62310，,,
,2,,2.978，10,,,19.147lg,2,,5.623，10,,,1 E,,78923J,mola11,11731273
(2)1673K下的k
,25.623，107892311,,lg,,,,,0.774 ,,k19.14712731673,,
,2lgk,lg5.623，10，0.774,,0.48
,1所以 k,0.331s
1(3)1673K的可逆反应的速率常数: k，(1)，0K
k,k,0.331 ，
00,G,,RTlnK rM
2280024.2600, K,0.278lgK,,,,0.55519.147，167319.147
11,,,1k(1，),0.331，1，,1.52s所以: ,,，00.278K,,
0,G3.求下列反应的及温度为1273K时反应的平衡常数。

rm
，，，，，，，，FeSiOs，2C石,2Fes，SiOs，2CO 242已知:
,10，，，，，，FeOs，C石,Fes，CO; J,mol,G,158970,160.25Trm
,10，，，，，，2FeOs，SiOs,FeSiOs; J,mol,G,,36200，21.09T222rm解:反应的线形组合关系为:
0，，，，，，2FeOs，SiOs,FeSiOs; (1) ,G,,36200，21.09T222rm
0，，，，，，FeOs，C石,Fes，CO; (2) ,G,158970,160.25Trm
0,G，，，，，，，，FeSiOs，2C石,2Fes，SiOs，2CO (3) rm242通过比较可知:
,1000 J,mol，，，，,G,,,G1，2,G2,354140,314.59Trmrmrm
00,G,,RTlnK由可以得到: rM
354140314.5901 lgK,,，,1.9019.147，127319.1470K,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(CaO)=36.4%，w(MgO)=3.2%，w(MnO)=3.6%，
w(SiO)=36.6%，w(FeO)=20.2%的熔渣平衡的铁液的氧的质量分数为2
0.066%。

试计算熔渣中FeO的活度。

一、简答题 (共5题，每题4分，共20分) . 何为化合物的分解压、开始分解温度及沸腾分解温度, 3
分解压:化合物分解反应达平衡时，气体的平衡分压;(2分) 开始分解温度:当化合物的分解压等于环境中相应气体的分压时的温度;(1分)
沸腾分解温度:当化合物的分解压等于环境中气体的总压时的温度。

(1分)
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。

标准溶解吉布斯自由能:某纯组分溶解于熔剂中，形成标准溶液时吉布斯自由能的变化值;(2分)
形成质量1%标准溶液的标准溶解吉布斯自由能计算式:
jM00 。

(2分) ,G,RTln(,)[i]ii100M
5. 何为氧化物的氧势,氧化物的氧势与其稳定性关系如何, 氧化物的氧势:在一定温度下氧化物分解反应达平衡时，反应的RTlnPo2;(2分) (平) 氧化物的氧势与其稳定性关系:氧化物的氧势值越大，其稳定性越差。

(2分)
四、计算题(共3题，每题12分，共36分)
2.在1873K时与纯氧化铁渣平衡的铁液的氧的质量分数为0.211%，与成分为
w(CaO)=36.4%，w(MgO)=3.2%，w(MnO)=3.6%，w(SiO)=36.6%，w(FeO)=20.2%的2熔渣平衡的铁液的氧的质量分数为0.052%。

试计算熔渣中FeO的活度与活度系数。

，，FeO,[Fe]，[O] 解: (1分)
[%O]0.211O (2分) L,,,0.211
FeOa1
[%O]0.052FeO (1分) a,,,0.246
OL0.211
aFeO0.246,FeO,, (2分)
XFeOXFeO
36.4 (0.5分) nCaO,,0.65
56
3.2 (0.5分) nMgO,,0.08
40
36.6 (0.5分) nSiO2,,0.61
60
20.2 nFeO,,0.28 (0.5分)
72
3.6 nMnO,,0.05 (0.5分)
71
(0.5分) n,1.67,
nFeO0.28X,,,0.168FeO (1分)
n1.67,
0.246 (2分) ,FeO,,1.46
0.168
4 3.用不锈钢返回料吹氧熔炼不锈钢时，采用氧压为1.5，10Pa的真空度，钢液中
铬的活度及碳的活度系数，试求吹炼温度为2023K时钢液的aCr,10.85fC,0.74 碳含量w[C]。

已知:反应的 4[C]，(Cr3O4),3[Cr]，4CO
0,1。

,G,934706,617.22T(J,mol)
解:4[C]，(Cr3O4),3[Cr]，4CO
34a,PCrCOK, (3分) 4aC
lgK,3lgaCr，4lgPCO,4lgaC
0,G934706,617.22，2023lgK,,,,,8.10 (3分)
RT19.147，2023
，， PCO,0.15atmaCr,10.85fC,0.74
3lg10.85，4lg0.15,4lgaC,8.10
lgaC,,2.071 (2分)
(2分) aC,0.00849
Ca0.00849 w[C],,,0.011 (2分)
Cf0.74
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装订线
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学生姓名:________________ 装订线
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试卷须与答题纸一并交监考教师 ???????????? …………
装订线
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装订线学生班级________________学生学号:。