《冶金原理》課程試題(B卷)答案

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦《冶金原理》課程試題(B卷)答案《冶金原理》試題B卷答案

一解釋下列名詞(共10分，每題5分)

①抱負(fù)溶液：在一定溫度下，溶液中全部組元都聽從拉烏爾定律，稱為抱負(fù)溶液。

②二元堿度：渣中的堿性氧化物CaO含量與酸性氧化物SiO2含量之比為爐渣的二元堿度。

二簡(jiǎn)答題(共35分)

①(6分)寫出脫氧化脫磷反應(yīng)的分子反應(yīng)式及離子反應(yīng)式，分析有利于脫磷反應(yīng)舉行的熱力學(xué)條件。][5)4()(4)(5][252FeOPCaOCaOFeOP+?=++

][5)(2)(8)(5][23422FePOOFeP+=++--+

有利條件：中溫，高堿度，高氧化亞鐵。

②(6分)什么是金屬熱還原？常用的金屬熱還原辦法有哪些？寫出反應(yīng)通式。

利用和氧親和力強(qiáng)的金屬去還原和氧親和力弱的金屬的氧化物，制取不含碳的純金屬或合金的辦法，稱為金屬熱還原。

常用的金屬熱還原法有：硅熱法、鋁熱法。

反應(yīng)通式為：

MyxOAlAlOMyyx+=+3231311222SiOMyxSiOMyyx+=+

③(6分)寫出蔓延系數(shù)與溫度的關(guān)系式，說明其中每個(gè)符號(hào)的意義，研究活化能的大小對(duì)蔓延系數(shù)隨溫度變化的影響關(guān)系。

溫度對(duì)于蔓延系數(shù)影響的關(guān)系式就是阿累尼烏斯關(guān)系式，即：)

RTED

eAD-?=

式中：D?蔓延系數(shù)；DE?蔓延活化能；A?頻率因子；T?溫度；R?抱負(fù)氣體常數(shù)。

當(dāng)頻率因子一定的條件下，DE愈大，則D愈小，反之DE愈小，則D愈大。

因?yàn)椋篟TEADD-=lnln所以：2lnRT

EdTDdD

=DE越大，

dTDdln值越大，當(dāng)溫度上升時(shí)，D隨溫度上升而增大得多；DE越小，dT

Ddln值越小，當(dāng)溫度上升時(shí)，D隨溫度上升而增大得少。

④(7分)H2還原FeO的過程包括哪幾個(gè)環(huán)節(jié)？限制性環(huán)節(jié)普通是什么？

包括五個(gè)環(huán)節(jié)：H2的外蔓延，H2的內(nèi)蔓延，界面化學(xué)反應(yīng)，H2O的內(nèi)蔓延，H2O的外蔓延。

限制性環(huán)節(jié)普通是：H2的內(nèi)蔓延和界面化學(xué)反應(yīng)。

⑤(6分)什么是反應(yīng)度？對(duì)于球形反應(yīng)物，推導(dǎo)反應(yīng)度R與半徑r的關(guān)系（初始半徑為r0）；對(duì)于立方體反應(yīng)物，推導(dǎo)反應(yīng)度R與邊長(zhǎng)a的關(guān)系（初始邊長(zhǎng)為a0）。

已反應(yīng)了的物質(zhì)分量占原始分量的百分?jǐn)?shù)，稱為反應(yīng)度，普通用R表示。

0WWWR-=設(shè)密度為ρ。對(duì)于球形反應(yīng)物：ρπρπ33003434rWrW==

；30

3

30rrrR-=3/10)1(Rrr-=對(duì)于立方體反應(yīng)物：

ρρ3300aWaW==；

30

3

30aaaR-=3/10)1(Raa-=

⑥(4分)冰銅、鉛冰銅、鎳冰銅、鈷冰銅的主要成分是什么？

冰銅的主體為Cu2S，其余為FeS及其它MeS；鉛冰銅主體為PbS，還含有Cu2S、FeS及其它MeS；鎳冰銅（冰鎳）為Ni3S2﹒FeS；鈷冰銅為CoS﹒FeS等。

三作圖題(共18分)

下圖是具有一個(gè)不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖，回答下列問題：

①(6分)P點(diǎn)是什么點(diǎn)？寫出P點(diǎn)發(fā)生的反應(yīng)。

E點(diǎn)是什么點(diǎn)？寫出E點(diǎn)發(fā)生的反應(yīng)。

②(6分)分析圖中m點(diǎn)在溫度降低過程中液相及固相的變化，

并在圖中標(biāo)出結(jié)晶路線。

③(6分)分析圖中O點(diǎn)在溫度降低過程中液相及固相的變化，

并在圖中標(biāo)出結(jié)晶路線。

①P點(diǎn)是包晶點(diǎn)，DCALP+=+

E點(diǎn)是共晶點(diǎn)，DCBLE++=

②對(duì)于m點(diǎn)

③對(duì)于O點(diǎn)

()

O

OCDCALPOOPCALCL?→??→?+=+???→???→?+→→21液相變化：液相變化：

四計(jì)算題（共37分）

1（共10分）1540℃，CO－CO2混合氣體與鋼液的平衡反應(yīng)為：

[C]+CO2=2CO，F(xiàn)e-C系中，與2.10%C平衡的混合氣體分壓比為2

2COCOPP=1510，維持C含量不變，加入2%Si，與Fe-C-Si三元系平衡的氣相分壓比為2

2COCOPP=2260，計(jì)算Si對(duì)C的互相作用系數(shù)SiCe。解：[C]+CO2=2CO]

[212CCOCOaPPK?=鋼液中的C以1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。

對(duì)于Fe-C二元系：][%1)(221''?'=CfPPKC

COCO)('='CCCff對(duì)于Fe-C-Si三元系：]

[%1222CfPPKCCOCO?=SiCCCCfff=][%][%CC='所以，][%lg)lg(CeffCCCCCC=='CC

CCff=')(溫度一定時(shí)，K一定，即21KK=，即：][%1)(22'?'CfPPCCCOCO=]

[%122CffPPSiCCCOCO?∴=SiCf22COCOPP/)(22'COCOPP=1.4967∵][%lgSiefSiCSiC=∴0876.0]/[%lg==SifeSi

CSiC

2（10分）計(jì)算高爐中爐氣的CO2為16％的區(qū)域內(nèi)，總壓為126656.25Pa時(shí)，石灰石分解的開頭溫度和沸騰溫度。

已知：2)()(3COCaOCaCOss+=TG19.144170577-=?ο

J

解：atmPaP25.125.126656==atm

PCO2.0%1625.12=?=2)()(3COCaOCaCOss+=TG19.144170577-=?οJ

()實(shí)際2

COPJ=等溫方程為：JRTGJRTGGlnln0+?=+?=?ο

當(dāng)()atmPJCO2.02==實(shí)際、0=?G時(shí)，對(duì)應(yīng)的溫度為開頭分解溫度。

02.0ln19.144170577ln=+-=+?=?RTTJRTGGο

CKT08101083==開頭

當(dāng)()atmPJCO25.12==實(shí)際、0=?G時(shí)，對(duì)應(yīng)的溫度為沸騰溫度。

025.1ln19.144170577ln=+-=+?=?RTTJRTGGο

CKT09251198==開頭

3（10分）在真空中向含Cr18%、Ni9%的不銹鋼吹氧，使含碳量降低到0.02%，而鋼液的溫度不高于1630℃。計(jì)算所需要的真空度(即PCO)。已知：解：COCrOCrCS4][3][4)(43+=+TG22.617934706-=?ο

當(dāng)KT19032731630=+=時(shí)

239804190322.617934706-=?-=?οG

又：KRTGln-=?ο

所以：6

10824.3?=K（1）

4][43][CCOCraPaK=

41

3][4][???

???=CrCCOaKaP（2）][%][CrfaCrCr=（3）

0059

9.0][%lg-==∑jefjCrCr9863.0=Crf（4）][%][CfaCC=（5）

3212.0][%lg-==∑jefjCC4773

.0=Cf（6）

聯(lián)立式（1）～式（6）得到：PaatmPCO49450488.0==

4（7分）在均相形核過程中，假設(shè)形成的半徑為r的球體，形成單位體積晶核的吉布斯自由能為VG?，

單位表面吉布斯自由能為σ。計(jì)算：①半徑*

r；②形成臨界晶核所需能量*?VG。形成球體晶核時(shí)，吉布斯能變化為：

σππ2