2023年北京科技大學(xué)冶金物理化學(xué)考研真題

2023北京科技大學(xué)2023==============================================================================試題編號(hào)： 809 試題名稱 冶金物理化學(xué)適用專業(yè)： 冶金工程、冶金工程〔專業(yè)學(xué)位〕說明：全部答案必需寫在答題紙上，做在試題或草稿紙上無效?？荚囉镁撸簾o存儲(chǔ)功能計(jì)算器。==============================================================================此試卷包含兩局部：其中第一局部適用于冶金工程〔不含生態(tài)學(xué)〕考生，其次局部?jī)H適用于生態(tài)學(xué)考生。第一局部〔適用于冶金工程<不含生態(tài)學(xué)>考生〕1、簡(jiǎn)要答復(fù)以下問題〔1-8791470〕當(dāng)鐵液中組元i1%標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度及活度系數(shù)的關(guān)系。對(duì)如下反響〔SiO〕+2[C]=[Si]+2CO (1) △G0=a-bT2 1 1 1SiO +2[C]=[Si]+2CO (2) △G0=a-bT2〔S〕 2 2 2T≤1873KG0與△G0的關(guān)系。1 2用熱力學(xué)原理分析氧勢(shì)圖〔Ellingham圖〕上，為什么標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下低位置的金屬元素可以復(fù)原高位置的氧化物？描述二元系規(guī)章溶液的活度系數(shù)的計(jì)算方法，并與Wagner模型計(jì)算進(jìn)展比照。用分子理論模型簡(jiǎn)要描述如何解決CaO-FeO-SiO2

三元系高堿性爐渣溶液各組元活度的計(jì)算，并寫出各組元活度的表達(dá)式？試用熱力學(xué)原理證明，為什么化學(xué)反響△G0與溫度T的關(guān)系為線性？其意義如何？試推導(dǎo)多相反響動(dòng)力學(xué)根本方程Jk(c c)，并解釋每項(xiàng)的物理意義。d s b當(dāng)用溶質(zhì)滲透理論處理鋼液中的脫碳反響時(shí)，假設(shè)氣泡的半徑為r，氣泡在鋼液中上浮速率為u，寫出傳質(zhì)系數(shù)kd的表達(dá)式。1米的耐火材料與鋼液接觸的位置有一個(gè)半徑為0.001mm個(gè)氣隙能否成為活性氣隙？鋼液中，氣液外表張力1.5N·m-1150，7200kg·m-31000kg·m-3。假設(shè)上述氣隙是活性氣隙的話，初始形成的氣泡的直徑為多少？2〔25〕對(duì)如下相圖，F(xiàn)點(diǎn)表示A-B-CmF的三個(gè)問題。能獲得多少一次結(jié)晶的A？在獲得該一次結(jié)晶的A過程中體系的自由度是多少？在二次結(jié)晶過程，液相組成由H→L變化時(shí)，到達(dá)L時(shí)，體系的組成如何?自由度是多少？獲得多少固相，分別是什么?三元共晶開頭前，尚余多少液相？組元CaOSiO2MnOMgO組元CaOSiO2MnOMgOFeOPO25W(i)42.68%19.34%8.84%14.97%12.03%2.15%Λi10.480.590.780.510.4試計(jì)算該爐渣的光學(xué)堿度；試用完全離子溶液模型計(jì)算1600℃時(shí)爐渣中(CaO(MnO(FeO)的活度及其活度系數(shù)。1600℃下，假設(shè)此時(shí)鋼液中w[O]=0.058%，試確定此渣的氧化復(fù)原性。4〔30〕30t50cm,1600°C在電爐的氧化期用含有高濃度的FeO的氧化性爐渣脫除鋼液中的Mn，假設(shè)爐渣的厚度遠(yuǎn)小于鋼液的深度。Mn中的集中系數(shù)為1.1X10-8m2/s,鋼渣界面上金屬錳含量為0.03%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),鋼液原始[Mn]為0.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),經(jīng)過30分鐘后，鋼液中錳含量降至0.06%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。1〕分析此過程脫除Mn2〕求Mn其次局部(僅適用于生態(tài)學(xué)考生，其他考生不答此局部)一、填空題〔135〕絕熱電阻絲熱力學(xué)第肯定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為: ；假設(shè)規(guī)定系統(tǒng)吸熱為正，放熱為負(fù)，系統(tǒng)得功為正，對(duì)環(huán)境作功絕熱電阻絲為負(fù)，如右圖所示，一絕熱、無質(zhì)量、無摩擦的活塞將與外界絕熱的容器分為體積相等的左右兩室，室中均充有n、p、T的抱負(fù)氣體。1 1假設(shè)右室中裝有一電熱絲，并緩慢通電加熱右室氣體，于是活塞漸漸向左移動(dòng)，此時(shí)，如以右室氣體為系統(tǒng)時(shí)，此過程的Q〔右〕 0，W〔右〕 0；如以左室氣體為系統(tǒng)時(shí)，則此過程的W〔左〕 0，Q〔左〕 。對(duì)抱負(fù)氣體的單純pVT變化過程，式dHnC dT適用于 過程；而對(duì)于p,m真實(shí)氣體的單純pVT變化過程，式dHnC dT適用于 過程。p,m抽走后，氣體便進(jìn)展混合，假設(shè)以整個(gè)氣體為系統(tǒng)，則此混合過程的Q0，△U0。某一系統(tǒng)經(jīng)受一過程之后，該系統(tǒng)在過程前后△H=△U的條件是=0。對(duì)于系統(tǒng)兩個(gè)格外接近的平衡態(tài)，熵的微分定義式可寫為 ；克勞修斯不等式為 ；熵增原理是指 。假設(shè)一封閉系統(tǒng)系統(tǒng)經(jīng)受了一不行逆過程后，則該系統(tǒng)的△S ，假設(shè)隔離系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了一不行逆過程過程，則該隔離系統(tǒng)的△S 。吉布斯自由能G的定義式為 對(duì)于內(nèi)部平衡的只有體積功的封閉系統(tǒng)dG= 。某一系統(tǒng)經(jīng)一不作體積功的過程后，其ΔG=0，則此過程在條件下進(jìn)展。2mol400K1恒溫不行逆膨脹到狀態(tài)2時(shí)，從熱源中吸取熱量1000J，并對(duì)環(huán)境作了為同一溫度下不行逆膨脹到一樣終態(tài)的可逆功的一半，則系統(tǒng)在過程前后的△S〔系〕=，△S〔環(huán)〕=，△S〔隔〕=〔要求填入具體數(shù)值。稀溶液中的兩個(gè)重要的閱歷定律拉烏爾定律和亨利定律的表示公式分別和 ，它們的適用條件分別為 ， 。Gibbs-Helmholz公式微分形式為 ，兩不同溫度下的積分式為 。在肯定的T，P下，一切相變必定是朝著化學(xué)勢(shì) 的方向進(jìn)展。A(g c 基元反響：A(g)V定(g)，的初始濃度為A,0當(dāng)其反響掉1/3時(shí)所需的時(shí)間為2s，A(g)所余下的2/3再反響掉1/3所需的時(shí)間為t= s;A(g c 阿侖尼烏斯的定義式為： ，不同溫度下的定積分式為： 。狹義的外表自由能的定義為當(dāng)保持體系溫度壓力組成 時(shí)增加單位外表積，體系吉布斯自由能的變化，定義表達(dá)式為 。彎曲液面的附加壓力△P指向，在肯定條件下，液體分子間的作用力越大，其外表張力越 。二、選擇題〔125〕肯定量的抱負(fù)氣體從同一始態(tài)動(dòng)身，分別經(jīng)絕熱可逆膨脹到〔pV〕p

絕熱膨2 2 2脹到一樣體積V則T〔可〕 T〔不，在數(shù)值上〔可〕 〔不〕。2 2 2〕〔b〕〕d〕可能大于也可能小于。V1

從同一始發(fā)態(tài)動(dòng)身，經(jīng)過絕熱可逆壓縮與恒溫可逆壓縮到體積皆為V的2終態(tài)則p〔恒溫〕 p絕熱W〔恒溫〕 W絕熱△〔恒溫〕 △U2 2 r r〔絕熱。〕〕c〕〔d〕不能確定肯定量的抱負(fù)氣體在恒溫下從 V1

自由膨脹到V，則該氣體經(jīng)受此過程后，其△U〔恒2溫〕 ，△S〔系〕 ，△S〔系〕 ，ΔG 。選擇填入a〕大于零b〕小于零〕等于零〕不能確定。300K101.325kPa1mol條件下，于活塞上突然施加202.65kPa202.65kPa，此過程的熵差△S；假設(shè)在300K的大熱源中的帶活塞汽缸內(nèi)有同一始態(tài)抱負(fù)氣體，同樣于活塞上施加202.65kPa的外壓進(jìn)展壓縮直到平衡為止，則此壓縮過程中系統(tǒng)的△S〔系〕，△S〔熱源〕，△S〔隔〕。a〕b〕〕〕可能大于也可能小于零。封閉系統(tǒng)經(jīng)一恒壓過程后，其與環(huán)境所交換的熱 ?！病场硲?yīng)等于該系統(tǒng)的焓〔〕；〔d〕因條件缺乏無法推斷。在肯定的T,P下，由純A(l)與純B〔l〕混合成抱負(fù)態(tài)混合物，則此過程的Q ，mmix

H m

Smix

， Gmix m

U 。mix m〕b〕c〕〕不能確定。A

ΘA

RTlnaA

aA

為活度。假設(shè)承受不同的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，上式中A

，ΘA

a 。A〕〕〔〕〔〕無法確定。在肯定的外壓下，易揮發(fā)的純?nèi)軇〢中參加不揮發(fā)的溶質(zhì)B形成稀溶液，A,B可生成固溶體，則此稀溶液的凝固點(diǎn)Tf

將隨著bB

的增加而 ，此稀溶液的沸點(diǎn)將隨著 bB

的增加而 ?！场砪〕〔d〕無肯定規(guī)律變化。T,V恒定下的氣相反響ABD，反響前A的初始濃度為c ，速率常數(shù)為k A,0 A應(yīng)掉所需的時(shí)間為一i有限值t ，而且t c /k ，則此反響必為 。 A,0 A〕〔〕c0.5〕零級(jí)反響。三、計(jì)算題〔1590〕1mol抱負(fù)氣體依次經(jīng)過以下過程〔〕恒溫下從25℃升溫至10〔〕至二倍體積；(c〕25℃.試計(jì)算整個(gè)過程的Q、W、△U及△H1mol、300K、101.325kPa的抱負(fù)氣體，在恒定外壓下恒溫壓縮至內(nèi)外壓力相等，然后再1000K，此時(shí)系統(tǒng)的壓力為1628.247kPa，求整個(gè)過程的Q、W、△U及△H。該氣體C=12.47J.K-1.mol-1。V,m1mol25℃101.325kPa506.63kPa200℃的最終狀態(tài)，求此過程的Q、W、△U、△H及△S300KA2

(g)B2

(g)2AB(g)HΘr m

50kJmol-1，SΘ40.00JK1mol-1，CΘ

0.5R。試求在400KHΘSΘ、r m

p,m

r m r mGΘ400Kr m用毛細(xì)管上升法測(cè)定某液體的外表張力。此液體的密度為 0.790gcm-3，在半徑為0.235mm2.561