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第一章冶金热力学基础1．基本概念：状态函数，标准态，标准生成自由能及生成焓，活度、活度系数和活度相互作用系数，分解压和分解温度，表面活性物质和表面非活性物质，电极电势和电池电动势，超电势和超电压。2．△H、△S和△G之间有何关系，它们的求算方法有什么共同点和不同点？3．化合物生成反应的ΔG°-T关系有何用途？试根据PbO、NiO、SiO2、CO的标准生成自由能与温度的关系分析这些氧化物还原的难易。4．化学反应等温式方程联系了化学反应的哪些状态？如何应用等温方程的热力学原理来分析化学反应的方向、限度及各种因素对平衡的影响？5．试谈谈你对活度标准态的认识。活度标准态选择的不同，会影响到哪些热力学函数的取值？哪些不会受到影响？6．如何判断金属离子在水溶液中析出趋势的大小？7．试根据Kelvin公式推导不同尺寸金属液滴（半径分别为r1、r2）的蒸汽压之间的关系。8．已知AlF3和NaF的标准生成焓变为ΔH°298K,AlF3(S)=-1489.50kJ·mol-1,ΔH°298K,NaF(S)=-573.60kJ·mol-1，又知反应AlF3(S)+3NaF(S)=Na3AlF6(S)的标准焓变为ΔH°298K=-95.06kJ·mol-1，求Na3AlF6(S)的标准生成焓为多少？(-3305.36kJ·mol-1)9．已知炼钢温度下：（1）Ti(S)+O2=TiO2(S)ΔH1=-943.5kJ·mol-1（2）[Ti]+O2=TiO2(S)ΔH2=-922.1kJ·mol-1（3）Ti(S)=Ti(l)ΔH3=-18.8kJ·mol-1求炼钢温度下，液态钛溶于铁液反应Ti(l)=[Ti]的溶解焓。(-40.2kJ·mol-1)10．ZrN是很好的高温材料，通氮气于灼热的ZrI2可得到ZrN，反应式为：ZrI2(S)+1/2N2(g)=ZrN(S)+I2(g)已知：CP,I2=37.40+0.569×10-3T,J·K-1·g-1CP,N2=27.87+4.27×10-3T,J·K-1·g-1CP,ZrI2=91.97+7.774×10-3T,J·K-1·g-1CP,ZrN=58.58+7.029×10-3T,J·K-1·g-1试用基尔霍夫公式计算该反应的ΔH°-T关系式。11．25℃，以空气助燃，查找相关数据，求CO燃烧后火焰的理论温度（物质的CP=f（T）可取二项式）（2626K）12．1kg的铁水在101325Pa和熔点1536℃下凝结成固态铁，试求此过程的W、Q、ΔH、ΔG、ΔS。已知铁水的凝固热为274J·g-1。（0kJ，-274kJ，-274kJ·kg-1,-151.46kJ·kg-1）13．Si、Ti、V、Cr等金属被合金化到不锈钢中，试问下不锈钢中有哪些碳化物存在？为什么（设过程处于标准状态下）？已知：3Cr+2C=Cr3C2ΔG1°=-87030-16.74T,J·mol-1Si+C=SiCΔG2°=-54430+6.95T,J·mol-1V+C=VCΔG3°=-83680+6.69T,J·mol-1Ti+C=TiCΔG4°=-188280+11.72T,J·mol-114．求反应[Si]+2[O]+2CaO（S）=Ca2SiO4（S）的ΔG°-T关系。15．试查找相关热力学数据，判断CuO、Cu2O、FeO和CuS的相对稳定性。第二章相图基础1．基本概念：相，组元，独立组元，自由度，物系点，液相线，液相面，固相线，共晶线，共晶点，包晶点，开始凝固和凝固终了温度，固熔点，同分熔熔点化合物，异分熔融化合物，等温线，等温截面。2．试述等含量规则、等比例规则和背向规则。3．在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，并说明其变化规律。X：A10%，B70%，C20%；Y：A10%，B20%，C70%；Z：A70%，B20%，C10%；若将3kgX熔体与2kgY熔体和5kgZ熔体混合，试依据杠杆规则用作图法和计算法求出混合后熔体的组成点。4．利用CaO—SiO2系相图(图3-7)，叙述SiO2为10%，30%的体系，在冷却过程中相成分的变化。5．说明图中1、2、3点的冷却过程。6．冶炼温度为1550℃，要求炉渣的熔点要低于1400℃，如果选择的炉渣体系为CaO-SiO2-Al2O3，试画出可选的炉渣成分范围。7．炉渣碱度为％CaO／％SiO2=2，在1600℃下，当渣中含58%FeO时，炉渣是否全部处于液态？如果炉渣碱度不变，因脱碳反应使渣中FeO含量降至20％时，在此温度下炉渣是否有固相析出？固相组成和含量是多少?8．下图为Zn-Pb相图，试回答：（1）如何处理含Pb2%的粗锌，以除去其中的杂质铅？理论上温度最低可降低到多少度？除Pb最低可达到什么限度？（2）将熔体缓慢冷却，使其中杂质析出的方法叫熔析精炼，含2%Pb的粗锌1000kg在430℃经熔析精炼后，能得到多少锌？其中含有多少Pb？析出的粗Pb中还有多少Zn？（989.6kg，9.896kg，0.312kg）9．分析Bi-Sb相图：（1）20%Sb的合金在何温度开始融化？在合温度完全熔化？（2）60%Sb的合金在300g冷却到何温度开始凝固？刚刚凝固出的固相温度是多少？冷至500℃时，共存的相的量各是多少？各相中的Bi和Sb各是多少？第三章冶金过程动力学基础1.冶金过程的动力学一般有哪些基本环节，不同环节的影响因素又有哪些？2.试述化学反应等温式，并说明为何在冶金中广泛使用表观化学反应级数、表观反应速度常数和表观化学反应活化能的概念。3.试述确定反应限制性环节对动力学研究的意义。4.“冶金反应动力学问题主要是传质问题”，这个说法对吗？你怎样理解？5.铁精矿球团在1123K用CO还原。通过减重法测得还原深度R与还原时间t的关系如下表：t/min10203040506070R/%12233240465259试判断还原反应的速率限制步骤。6.在某一温度下，实验一水溶液中沉淀过程的沉淀率r与沉淀时间t的关系如下：t/min10203040506070r/%0.46.527.063.292.399.0100试求此沉淀过程的动力学方程，并初步判断其成核机理。7.使用7.11mol/L的硫酸浸出钛铁矿。铁的浸出率R与浸出时间t的关系如下表所示。试判断浸出反应的速率限制步骤，并计算浸出反应的活化能。T/°Ct/min20304050607080959.4013.3117.8021.9125.5530.0133.7810010.7916.7723.4328.1331.0036.2940.5410512.5019.8526.2531.8738.1441.6845.7411015.4123.1429.7735.8642.0647.7152.6011819.8431.0840.2447.1755.5560.5765.118.试绘出完整的气/固反应模型示意图（固相有一个产物层和一个未反应核），说明反应包括哪几个环节，写出各环节分别为速率限制步骤时的速率方程。9.液相A、B之间发生反应，在A相强烈搅拌的条件下，A的传质速度足够快而不成为速率限制步骤。试利用双膜理论模型推导反应的动力学方程。（提示：反应受界面化学反应及B相的扩散步骤控制，可设各相中的物质浓度，用符号表示）10.某片状矿物呈现强烈的各向异性，在浸出时浸出反应只在如图的环面上进行，而上下两平面呈惰性。假定浸出反应受化学反应步骤控制，试导出浸出反应的动力学方程。液/固反应的动力学环节有哪些？如何改善反应的动力学条件？第四章冶金熔体1.什么是冶金熔体？它分为几种类型？2.何为熔渣？简述熔渣成分的主要来源及冶炼渣和精炼渣的主要作用。3.试说明熔盐在冶金中的主要应用。4.熔锍的主要成分是什么？5.如何判断离子熔体中阳离子与阴离子间作用力的大小？6.为什么对于同一种金属，其低价氧化物呈碱性而高价氧化物呈酸性？7.金属的熔化熵和熔化热远小于其蒸发熵和蒸发热，这说明液态金属在什么方面更接近于固态金属？为什么？8.试比较液态金属与固态金属以及液态金属与熔盐结构的异同点。9.简述熔渣结构的聚合物理论。其核心内容是什么？10.熔盐熔化时体积增大，但离子间的距离反而减小，为什么？11.试利用熔渣的等粘度曲线图估计组成为38.00%CaO、38.39%SiO2、16.00%A12O3、2.83%MgO的高炉渣在1400°C时的粘度，如果将温度提高到1500°C，熔渣的粘度降低到多大?12.试利用加和性规则计算组成为35%CaO、50%SiO2、15%A12O3的高炉渣的表面张力。13.利用CaO-SiO2-FeO系熔渣的等密度曲线图说明CaO含量一定时FeO含量对熔渣密度的影响。14.实验测得组成为42.5%CaO，42.5%SiO2，9.5%MgO，5.5%A12O3的熔渣在不同温度下的粘度如下：t/°C15001450140013501300粘度/0.1Pa·s7.59.110.913.416.3试求出粘度与温度的指数方程及粘流活化能。15.高炉低钛渣的成分为：2%TiO2，46.11%CaO，35.73%SiO2，3.99%MgO，9.99%A12O3。用毛细管法测得渣中硫的扩散系数如下表，试求扩散系数与温度的关系式。t/°C13501400145015001550D/10-9m2·s-11.692.423.404.696.3516.试用离子理论观点说明熔渣的温度及碱度对熔渣的粘度、表面张力、氧化能力及组元活度的影响。17.什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？18.某工厂炉渣的组成为：44.5%SiO2，13.8%CaO，36.8%FeO，4.9%MgO。试计算该炉渣的碱度和酸度。19.设熔渣组成为35.0%CaO、20.0%SiO2、20.0%FeO、4%Fe2O3、5%MgO、8%MnO、8%P2O5。试利用等活度曲线图求1600°C时渣中FeO的活度及活度系数。20.利用等活度曲线图求FeO含量15%(mol)及碱度为2.5的熔渣中FeO的活度。21.什么是熔渣的碱度和酸度？22．熔渣的氧化性是怎样表示的？23.熔渣的氧化性主要取决于渣中碱性氧化物的含量，这种说法对吗？为什么？第五章还原反应1.求碳的气化反应在900℃，总压为3个大气压时气相中CO的平衡浓度。已知：C+CO2=2CO，ΔG0=170707－174.47T，J2.试推导碳在空气中不完全燃烧达平衡时，气相中CO、CO2及N2所占比例。3.试述高温条件下，有固体C存在时的还原反应和低温条件下有何异同？为什么？4.％CO/％CO2标尺和％H2/％H2O标尺有何作用?5.试分析熔体中（FeO）被C和CO还原的各种情况。6.根据氧化物标准生成自由能图及相关标尺，估算Cu2O、Fe2O3、NiO、MnO、SiO2和TiO2在1273K用CO+CO2混合气体还原时，还原气中％CO和％CO2各为多大？7.铁锰矿石中含Fe3O4和MnO，现用CO+CO2混合气体在1173K时还原，要求Fe3O4还原为Fe，而MnO不还原，问还原气体中CO含量应如何控制？8.试说明铁氧化物用C还原平衡图的绘制方法。指出不同温度区氧化物的稳定存在状态。9.利用氧势图计算1200℃，CO和H2分别还原Fe2O3、Fe3O4及FeO的气相平衡成分。10.试求真空度为13.3Pa，固体碳还原MgO的开始温度。11.为使金属锰在p’=100kPa及900℃无氧化加热，试问CO-CO2混合气体中pCO/pCO2比应是多少？用计算法和氧势图法。12.试计算在100kPa及700℃时，用水蒸气和固体碳反应制取混合煤气的成分。第六章氧化反应1.名词解释：直接氧化和间接氧化反应，熔池中过剩氧，碳氧浓度积，硫、磷分配比。2.分析氧气转炉炼钢过程中脱碳的规律。3.试述脱磷和脱硫的热力学条件。4.试分析真空处理使钢液中碳脱氧能力增强的热力学原理。5.在1650℃单独用铝脱氧，试求钢液中氧气量从0.004％下降到0.0008％，需要加入多少铝？6.在氮和氢混合气氛下熔化纯铁时，其总压为101325Pa，氢气和氮气分