武漢科技大學(xué)814冶金原理2011-2017(都有答案)考研真題+答案

PAGEPAGE28姓名：報(bào)考學(xué)科、專業(yè)：準(zhǔn)考證號(hào)碼：密封線內(nèi)不要寫題二O一一年招收碩士研究生入學(xué)考試試題考試科目及代碼：冶金原理808適用專業(yè)：冶金物理化學(xué)、鋼鐵冶金、有色金屬冶金可使用的常用工具：直尺，計(jì)算器，鉛筆，橡皮答題內(nèi)容寫在答題紙上，寫在試卷或草稿紙上一律無效考完后試題隨答題紙交回?？荚嚂r(shí)間3小時(shí)，總分值150分。可能用到的基本數(shù)據(jù)：元素原子量MSi=28，MMn=55，MFe=56，MO=16。CaO（s）+CO2=CaCO3（s）G0=-170577+144.19TJ/mol。簡答題（44+66=52分）氧化物MO的溶解反應(yīng)MO（s）→（MO），其中（MO）的活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)分別選純固態(tài)MO（s）與純液態(tài)MO（l），（MO）的活度值是否相等？在什么條件下能相等？如何定義鐵液中活度的相互作用系數(shù)eBK？若eBK<0,表示第3組元K對(duì)組元B在鐵液中的溶解度有何影響？已知基元反應(yīng)AB的速率微分式為，問該反應(yīng)為幾級(jí)反應(yīng)？設(shè)反應(yīng)物的初始濃度為C0，請(qǐng)寫出該反應(yīng)速率積分式的表達(dá)式。熔渣中氧化物CaO、SiO2、Fe2O3、FeO酸堿性高低順序是什么？利用下述結(jié)構(gòu)的固體電解質(zhì)電池測(cè)定鋼液溶解氧含量：Mo絲|[O]Fe|ZrO2（MgO）|Mo（s）＋MoO2（s）|Mo絲請(qǐng)寫出電極反應(yīng)、電池反應(yīng)。請(qǐng)用公式表出化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)k與溫度T的關(guān)系，并注明公式中其他量的物理意義。簡述熔渣的完全離子溶液模型。請(qǐng)?jiān)u價(jià)該模型在熔渣理論中的地位。在氧勢(shì)圖（Ellingham圖）中，2C+O2=2CO的氧勢(shì)線傾斜向上，還是傾斜向下？為什么？其在冶金中的意義如何？請(qǐng)?jiān)谀闼鶎W(xué)知識(shí)中，列舉至少3個(gè)衡量氧化物穩(wěn)定性大小的方法。鐵水預(yù)處理脫硫與轉(zhuǎn)爐煉鋼爐內(nèi)脫硫，哪一種情況下硫更易脫除，為什么？（26分）研究CaCO3（s）分解反應(yīng)：將CaCO3（s）放置于體積分?jǐn)?shù)（CO2）=16%的氣氛中，總壓p’=1.25105Pa，試求CaCO3（s）分解的開始溫度和沸騰溫度。上述CaCO3（s）分解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，還是吸熱反應(yīng)？請(qǐng)描繪出分解壓與溫度的關(guān)系曲線示意圖（注意曲線走向），并標(biāo)明圖中CaCO3（s）與CaO（s）的穩(wěn)定區(qū)。3．一般用哪種動(dòng)力學(xué)模型處理上述CaCO3（s）分解動(dòng)力學(xué)過程較為合理？請(qǐng)依據(jù)該模型說明CaCO3（s）分解動(dòng)力學(xué)過程的主要組成環(huán)節(jié)。4．若已知CaCO3（s）原始半徑為ro，當(dāng)分解度達(dá)到R時(shí)，請(qǐng)寫出未分解的CaCO3（s）核心的半徑的計(jì)算式。（20分）下圖為具有一個(gè)二元不穩(wěn)定化合物D的三元系相圖，看圖回答問題：請(qǐng)?jiān)诖痤}冊(cè)草圖上標(biāo)出物質(zhì)A、B、D的初晶區(qū)。在草圖上標(biāo)出濃度三角形中Pe4，PE線的溫度下降方向，分別寫出液相在Pe4、PE兩線上以及P點(diǎn)發(fā)生的相變反應(yīng)式及其相變名稱。在濃度三角形邊上示意性補(bǔ)畫出AB二元系相圖。圖中物系點(diǎn)N的初晶物質(zhì)、最終結(jié)晶產(chǎn)物各是什么？液相消失于什么位置？畫出圖中物系點(diǎn)e3的冷卻曲線。（12分）上圖中實(shí)線為實(shí)際溶液中某組分B的蒸氣壓pB與其在溶液中濃度（摩爾分?jǐn)?shù)濃度xB或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度w[B]）的關(guān)系曲線。請(qǐng)另在答題冊(cè)草圖中分別描繪出拉烏爾定律線、亨利定律線。利用草圖形確定拉烏爾定律常數(shù)、亨利定律常數(shù)（含摩爾分?jǐn)?shù)、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度表示的亨利定律），并說明各比例常數(shù)對(duì)應(yīng)的物理化學(xué)含義。該實(shí)際溶液相對(duì)理想溶液與稀溶液，在圖中xB=0.5時(shí)分別呈現(xiàn)什么偏差方向？（28分）煉鋼過程中脫磷反應(yīng)式：2[P]＋5(FeO)＝(P2O5)＋5[Fe]反應(yīng)熱效應(yīng)△H0<0簡述鋼液脫磷熱力學(xué)條件。并將上述分子反應(yīng)式改寫成離子反應(yīng)式。如加入適當(dāng)BaO，對(duì)上述脫磷反應(yīng)有無促進(jìn)作用？為什么？一般用哪種動(dòng)力學(xué)模型處理該動(dòng)力學(xué)過程較為合理？請(qǐng)依據(jù)該模型說明脫磷反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程的主要組成環(huán)節(jié)。當(dāng)反應(yīng)過程位于動(dòng)力學(xué)范圍內(nèi)時(shí)，改變溫度與攪拌強(qiáng)度，哪一個(gè)措施對(duì)該過程總反應(yīng)速率影響更顯著？試推導(dǎo)鐵液中[P]擴(kuò)散為限制性環(huán)節(jié)的速率方程積分式，并定義積分式中各量符號(hào)意義。六、（12分）鋼水在1600oC與含SiO2為50%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）的SiO2-FeO-MnO三元系渣平衡，鋼水中氧濃度為0.08%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。假定這個(gè)渣在FeO一定的濃度范圍內(nèi)為理想溶液，且在1600oC氧在鋼水中的飽和溶解度為0.25%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。試求渣的質(zhì)量百分比組成。參考答案及評(píng)分參考簡答題（44+66=52分）一般不相等。熔化焓近似等于0或在熔點(diǎn)溫度時(shí)。；溶解度增加。由于反應(yīng)物濃度隨時(shí)間的變化率與反應(yīng)物濃度的一次方成正比，該反應(yīng)為1級(jí)反應(yīng)。速率積分式：lnCA=-kt+lnC0堿性減弱方向：CaO，F(xiàn)eO，F(xiàn)e2O3，SiO2。正極（右極）：MoO2（s）＋4e＝Mo（s）＋2O2-；負(fù)極（左極）：2O2-＝2[O]＋4e電池反應(yīng)：MoO2（s）＝Mo（s）＋2[O]；：化學(xué)反應(yīng)活化能，它是完成一化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度，使物質(zhì)變?yōu)榛罨肿铀璧钠骄芰?，J/mol；：指前系數(shù)或頻率因子，是T0時(shí)的k；：氣體常數(shù)，8.314J/(molK)。由正、負(fù)離子分別組成的兩個(gè)理想溶液的混合溶液是完全離子溶液。雖在應(yīng)用上受到一定限制，但它在熔渣理論上起了猶如理想溶液對(duì)實(shí)際溶液標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的作用，可衡量某實(shí)際溶液對(duì)此的偏差；另外，導(dǎo)出的活度公式是其它離子溶液模型計(jì)算活度的基本公式。傾斜向下；該反應(yīng)熵變大于0，而斜率為熵變的負(fù)值，因此斜率為負(fù)，傾斜向下；由于絕大多數(shù)氧化物氧勢(shì)線傾斜向上，均能與2C+O2=2CO的氧勢(shì)線相交，因此碳可以是萬能還原劑。氧化物生成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯能、分解壓、氧勢(shì)。在一定溫度下，生成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯能愈負(fù)，分解壓小，氧勢(shì)小，氧化物穩(wěn)定性大。鐵水預(yù)處理更容易脫硫。脫硫的熱力學(xué)條件是高溫、高堿度、低氧化性。鐵水條件下還原性較強(qiáng)（低氧化性），另外鐵水中Si、C濃度較高，可顯著增大硫的活度系數(shù)，有利脫硫反應(yīng)。而轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中氧化性較強(qiáng)，金屬液中Si、C濃度較低，脫硫效果較差。（26分）1.量綱一壓力：分壓，總壓CaCO3（s）=CaO（s）+CO2G0=170577-144.19TJ/mol。則開始溫度：pCO2=0.2，T=1083K或810oC；沸騰溫度：pCO2=1.25，T=1198K或925oC吸熱反應(yīng)。如圖。未反應(yīng)核模型。界面化學(xué)反應(yīng)，內(nèi)擴(kuò)散，外擴(kuò)散。4．三、（20分）如圖。Pe4線：包晶反應(yīng)，L＋A＝D；PE線：共晶反應(yīng)，L＝D＋C；P點(diǎn)：包晶反應(yīng)，L＋A＝D+C如圖。A；B+C+D；E如下圖。（12分）如圖。如圖示。拉烏爾定律常數(shù)：純物質(zhì)的蒸汽壓；亨利定律常數(shù)（摩爾分?jǐn)?shù)表示）：假想純物質(zhì)的蒸汽壓；亨利定律常數(shù)（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度表示）：符合亨利定律的質(zhì)量1%溶液的蒸汽壓。負(fù)偏差；正偏差。五、（28分）低溫、高FeO渣、高堿度渣。有。堿性BaO提高了體系中氧離子濃度，且降低了磷酸根離子的活度系數(shù)，有利正反應(yīng)方向。雙膜理論：鋼液中[P]鋼液側(cè)邊界層內(nèi)向鋼渣界面擴(kuò)散；渣本體中FeO在渣液側(cè)邊界層內(nèi)向鋼渣界面擴(kuò)散；界面化學(xué)反應(yīng)；界面反應(yīng)產(chǎn)物（P2O5）向渣本體擴(kuò)散；界面反應(yīng)產(chǎn)物Fe向鋼液本體中擴(kuò)散。改變溫度。當(dāng)鐵液中[P]的擴(kuò)散控速時(shí)，動(dòng)力學(xué)方程式中則可得w[P]0：初始[P]含量；km：容量速率常數(shù)。六、（12分）（FeO）=[O]+[Fe]又對(duì)于純FeO渣：，則轉(zhuǎn)化為質(zhì)量分?jǐn)?shù)：利用上式，可解出：，則姓名：報(bào)考學(xué)科、專業(yè)：準(zhǔn)考證號(hào)碼：密封線內(nèi)不要寫題二O一二年招收碩士研究生入學(xué)考試試題考試科目及代碼：冶金原理814可使用的常用工具：計(jì)算器，直尺，鉛筆，橡皮答題內(nèi)容寫在答題紙上，寫在試卷或草稿紙上一律無效，考完后試題隨答題紙交回。考試時(shí)間3小時(shí)，總分值150分。注意：本試題可能用到的基本數(shù)據(jù)如下：Si（l）+O2=SiO2（s）G1=-946350+197.64TJ/mol；C（s）+1/2O2=COG2=-114400-85.77TJ/mol；Si（l）=[Si]（[Si]取質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）G3＝-131500-17.61TJ/mol；鐵液中組元活度相互作用系數(shù)＝0.11，＝0.18；氣體常數(shù)R=8.314J/molK；Fe原子量56，Cu的原子量64。（16分）簡答題已知某金屬元素M（s）的熔化熱為，正常熔點(diǎn)為Tm。分別寫出熔化過程M（s）→M（l）在熔點(diǎn)Tm時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熔化吉布斯能和在反應(yīng)A→B為0級(jí)基元反應(yīng)，A的初始濃度為C0，請(qǐng)寫出反應(yīng)過程中A的濃度CA與反應(yīng)時(shí)間t的微分關(guān)系式、積分關(guān)系式。氧勢(shì)圖中一些凝聚態(tài)氧化物的氧勢(shì)線為何發(fā)生轉(zhuǎn)折？C（石）＋O2＝CO2線為何近似水平？適用于轉(zhuǎn)爐煉鋼渣的基本三元系相圖由哪3個(gè)主要氧化物組元構(gòu)成？其中堿性最強(qiáng)的氧化物是哪一個(gè)？（14分）利用固體電解質(zhì)電池測(cè)定某鋼液的氧含量，電池結(jié)構(gòu)為：Mo絲|Cr（s）+Cr2O3（s）|ZrO2(MgO)|[O]Fe|Mo絲在溫度為TK時(shí)，測(cè)得電池的電勢(shì)為EV。另外，可查到下述反應(yīng)的基本熱力學(xué)數(shù)據(jù)：2Cr(s)＋3/2O2＝Cr2O3(s)，J/mol；（1）O2＝[O]1%，J/mol（[O]以質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）（2）試?yán)蒙鲜鰯?shù)據(jù)推導(dǎo)溫度為TK時(shí)鋼液中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w[O]的計(jì)算公式（假設(shè)固體電解質(zhì)為純氧離子導(dǎo)體，要求寫出電極反應(yīng)、電池反應(yīng)、相關(guān)公式）。（15分）在1873K，F(xiàn)e-Cu系內(nèi)銅的蒸氣壓測(cè)定值如下表。純銅蒸氣壓的溫度關(guān)系式為lgpCu*=15919/T-6.636，pCu*的單位為Pa；且當(dāng)銅的摩爾分?jǐn)?shù)x[Cu]=0.015時(shí)銅的蒸氣壓符合亨利定律。1.計(jì)算Fe-Cu系內(nèi)當(dāng)摩爾分?jǐn)?shù)x[Cu]=0.217時(shí)銅以純銅、假想純銅及質(zhì)量1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度及活度系數(shù)。2.該實(shí)際溶液在x[Cu]=0.217時(shí)相對(duì)理想溶液與稀溶液，分別呈現(xiàn)什么偏差方向？摩爾分?jǐn)?shù)x[Cu]0.0150.0610.2170.792蒸氣壓pCu/Pa8.730.953.264.7（共26分）研究鐵液中Mn的氧化反應(yīng)：[Mn]＋（FeO）＝（MnO）＋[Fe]。該反應(yīng)熱效應(yīng)H<0?；卮鹣铝袉栴}：該反應(yīng)為[Mn]的直接氧化反應(yīng)式，還是間接氧化反應(yīng)式？利用分子反應(yīng)式，分析有利于[Mn]氧化的熱力學(xué)條件。一般用哪種動(dòng)力學(xué)模型處理該動(dòng)力學(xué)過程較為合理？根據(jù)該模型，請(qǐng)描述該動(dòng)力學(xué)過程的組成環(huán)節(jié)。當(dāng)反應(yīng)過程位于擴(kuò)散范圍內(nèi)時(shí)，改變溫度與攪拌強(qiáng)度，哪一個(gè)措施對(duì)總反應(yīng)速率影響更顯著？在電爐煉鋼氧化期中如果[Mn]氧化反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)是鋼液中[Mn]的擴(kuò)散，請(qǐng)推導(dǎo)此時(shí)錳氧化的速率方程積分式，并計(jì)算錳氧化90%所需的時(shí)間。已知：渣-鋼界面積A=15m2，擴(kuò)散系數(shù)DMn=10-7m2s-1，邊界層厚度=310-4m,鋼液密度=7000kgm-3，電爐容量m=27噸。（共42分）下左圖為CO還原固態(tài)鐵氧化物的平衡圖，回答下列問題：Fe可形成3種氧化物：FeO、Fe3O4、Fe2O3。其中分解壓最大的氧化物為哪個(gè)？氧勢(shì)最大的氧化物為哪個(gè)？高溫下最穩(wěn)定的氧化物又為哪個(gè)？寫出圖中①、②、③、④線所對(duì)應(yīng)的鐵氧化物的還原反應(yīng)式？圖中②、③、④線的交點(diǎn)（即O點(diǎn)）的自由度f為多少？請(qǐng)說明圖中曲線傾斜向上或傾斜向下的原因。在溫度高于1000C時(shí)，圖中哪條線對(duì)應(yīng)的反應(yīng)最易進(jìn)行？哪條線對(duì)應(yīng)的反應(yīng)最難進(jìn)行？圖中③線所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)為直接還原反應(yīng)，還是間接還原反應(yīng)？假設(shè)固體反應(yīng)物致密，而固體產(chǎn)物多孔，且還原反應(yīng)前后體積基本不變。若需分析該反應(yīng)過程動(dòng)力學(xué)，一般用哪種動(dòng)力學(xué)模型處理該過程較為合理？請(qǐng)依據(jù)該模型，說明該動(dòng)力學(xué)過程的主要組成環(huán)節(jié)。若設(shè)圖中反應(yīng)③對(duì)應(yīng)的固相反應(yīng)物礦球原始半徑為，當(dāng)還原率為R時(shí)，請(qǐng)寫出相應(yīng)的未還原核的半徑。推導(dǎo)可逆反應(yīng)③的平衡常數(shù)K與正反應(yīng)速率常數(shù)k+及逆反應(yīng)速率常數(shù)k-的關(guān)系式。若將Fe2O3小礦塊分別置于如下環(huán)境，請(qǐng)指出該礦塊中Fe2O3相的變化歷程？（1）400C，70％CO＋30％CO2；（2）900C，50％CO＋50％CO2；（3）800C，10％CO＋90％CO2；（4）1000C，且體系中存在固體碳。在任何溫度下，反應(yīng)Fe2O3（s）+3CO=2Fe（s）+3CO2能否達(dá)到平衡？能否通過查閱熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算得到該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能？（20分）上右圖為具有一個(gè)二元不穩(wěn)定化合物D的三元系相圖，看圖，并在答題紙上回答下列問題：請(qǐng)分別寫出物質(zhì)A、B、D的初晶區(qū)域。請(qǐng)分別寫出濃度三角形中e3E，PE線的溫度下降方向，分別寫出液相在Pe4、PE兩線上以及P點(diǎn)發(fā)生的相變反應(yīng)式及其相變名稱。請(qǐng)示意性補(bǔ)畫出濃度三角形邊上AC二元系相圖。圖中物系點(diǎn)M的初晶物質(zhì)、最終結(jié)晶產(chǎn)物各是什么？液相消失于什么位置？畫出圖中物系點(diǎn)e2的冷卻曲線。（17分）高爐內(nèi)熔渣中的SiO2被鐵液內(nèi)飽和碳還原。若高爐內(nèi)CO分壓力＝150kPa；爐渣中＝0.01（取純固態(tài)SiO2為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）；鐵水中＝0.3%，＝5.5%（設(shè)達(dá)到飽和狀態(tài)）。依題意，寫出該還原反應(yīng)式，并改寫成離子反應(yīng)式。求渣中SiO2還原的開始溫度。2012參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（44=16分）簡答題0；；（k為速率常數(shù)）相變；熵變近似為0或反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)相等CaO-SiO2-FeO；CaO（14分）電極反應(yīng)：正極（右極）：[O]+2e=O2-負(fù)極（左極）：O2-＝1/2O2＋2e，2/3Cr（s）＋1/2O2＝1/3Cr2O3（s）即2/3Cr（s）＋O2-=1/3Cr2O3（s）+2e電池反應(yīng)：2/3Cr（s）＋[O]=1/3Cr2O3（s）取Cr2O3（s）、Cr（s）以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，而[O]以質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，則（1分），而，則據(jù)上式可求出鋼液中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wO。（15分）1.利用濃度轉(zhuǎn)換公式：摩爾分?jǐn)?shù)x[Cu]0.0150.217質(zhì)量分?jǐn)?shù)w[Cu]/%1.7124.05純Cu蒸氣壓：由lgpCu*=15919/T-6.636，得pCu*=72.94Pa；假想純Cu蒸氣壓：由亨利定律pCu=x[Cu]，得=580Pa；質(zhì)量1%溶液蒸氣壓:由亨利定律pCu=w[Cu]，或，可得=5.09Pa。則；；；；。另外，也可求出轉(zhuǎn)換。2.相對(duì)理想溶液：正偏差；相對(duì)稀溶液：負(fù)偏差（共26分）間接氧化，，[Mn]以質(zhì)量1%為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，（MnO）、（FeO）以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。條件：低溫、低堿度、高氧化性。雙膜理論。反應(yīng)物[Mn]、（FeO）的擴(kuò)散；界面化學(xué)反應(yīng)；生成物（MnO）、[Fe]的擴(kuò)散。攪拌強(qiáng)度若[Mn]氧化的限制性環(huán)節(jié)是鋼液中[Mn]的擴(kuò)散，則又由于很大，[Mn]很容易氧化，則0，進(jìn)一步簡化，積分上式：該式即為所求積分式。式中，為鋼液中Mn的初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)。將ms-1,m-1代入上式：，則t=1794s或30min。（共42分）Fe2O3；Fe2O3；FeO3Fe2O3（s）＋CO＝2Fe3O4（s）＋CO2；Fe3O4（s）＋CO＝3FeO（s）＋CO2；FeO（s）＋CO＝Fe（s）＋CO2；1/4Fe3O4（s）＋CO＝3/4Fe（s）＋CO2；f=0這與各線所代表的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)有關(guān)。除②是吸熱反應(yīng)外，其它各線均為放熱反應(yīng)。吸熱反應(yīng)傾斜向下，而放熱反應(yīng)傾斜向上。①；③間接還原反應(yīng)；未反應(yīng)核模型；外擴(kuò)散，內(nèi)擴(kuò)散，界面化學(xué)反應(yīng)。r=r0(1-R)1/3對(duì)于可逆反應(yīng)凈反應(yīng)速率：。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，=0。故（1）Fe2O3Fe3O4Fe（2）Fe2O3Fe3O4FeO（3）Fe2O3Fe3O4（4）Fe2O3Fe3O4FeOFe不能；能（20分）Ae1Pe4A；Be3Ee2B；e4PEe3e4e3E線：e3E；PE線：PE。Pe4線：包晶反應(yīng)，L＋A＝D；PE線：共晶反應(yīng)，L＝D＋C；P點(diǎn)：包晶反應(yīng)，L＋A＝D+C補(bǔ)畫出AC二元系相圖：D，B+C+D，E圖中物系點(diǎn)e2的冷卻曲線：（17分）還原反應(yīng)式：（SiO2）＋2[C]＝[Si]＋2CO離子反應(yīng)式：（SiO44-）＋2[C]＝[Si]＋2CO+2（O2-）（SiO2）以純固態(tài)SiO2為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，[C]以純固態(tài)C為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，[Si]以質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，則SiO2（s）＝（SiO2）C（s）＝[C]而（SiO2）＋2[C]＝[Si]＋2CO＝586050－386.79TJ/mol式中，＝0.01，＝1.5，碳飽和時(shí)＝1。＝0.11×0.3＋0.18×5.5＝1.023=10.54＝10.54×0.3＝3.16則＝586050－386.79T＋8.314Tln（3.161.52/0.01）＝586050－332.19TJ/mol令0，可求SiO2被碳還原的開始還原溫度586050－332.19T0T1764K姓名：報(bào)考專業(yè)：準(zhǔn)考證號(hào)碼：密封線內(nèi)不要寫題二O一三年招收碩士研究生入學(xué)考試試題考試科目代碼及科目名稱：814冶金原理可使用的常用工具：直尺，計(jì)算器，鉛筆，橡皮答題內(nèi)容寫在答題紙上，寫在試卷或草稿紙上一律無效?？纪旰笤囶}隨答題紙交回?？荚嚂r(shí)間3小時(shí)，總分值150分。注意：本試題可能用到的基本數(shù)據(jù)如下：2C＋O2＝2CODG°＝－228800－171.54T，J/molC＋O2＝CO2DG°＝－395350－0.54T，J/molFeO（s）+CO＝Fe（s）+CO2ΔG0＝－22800＋24.26T，J/molTi（s）＋C（s）＝TiC（s）ΔG0＝－184800＋12.55T，J/molTi（s）＝[Ti]（[Ti]取質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）ΔG0＝－25100－44.98T,J/molC（s）＝[C]（[C]取質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）ΔG0＝22590－42.26T,J/mol活度相互作用系數(shù),；法拉第常數(shù)F=96500C/mol，氣體常數(shù)R=8.314J/(mol·K)一、（36分）簡答題：某金屬元素M（s）的熔化熱為△fusH0m，正常熔點(diǎn)為Tm。寫出溶解反應(yīng)M（s）→[M]在溫度T時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯能△G0的表達(dá)式，其中[M]選純液態(tài)M（l）為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。某反應(yīng)的吉布斯能越負(fù)，是否該反應(yīng)速率越快？簡述理由。三元相圖上某一相界線可以一段為共晶線、一段為轉(zhuǎn)熔線，對(duì)否？請(qǐng)分別寫出相圖內(nèi)二元共晶線、二元轉(zhuǎn)熔線上的反應(yīng)式。高爐煉鐵渣系的3個(gè)主要氧化物組元是什么？其堿性強(qiáng)弱順序？此時(shí)高爐渣堿度表述公式？某高堿度熔渣由CaO與SiO2混合組成，（1）按照熔渣的分子結(jié)構(gòu)理論，熔渣中存在哪些基本質(zhì)點(diǎn)（不考慮CaO與SiO2之間的相互作用）？（2）按照熔渣離子結(jié)構(gòu)理論，熔渣中存在哪些基本質(zhì)點(diǎn)？爐渣中CaO的光學(xué)堿度值為多少？在FeO，F(xiàn)e3O4，F(xiàn)e2O3,2FeO·SiO2中，1273K時(shí)還原的難易順序？1273K分解壓大小順序？570C以下不能穩(wěn)定存在的是哪一個(gè)？二、（12分）在1073K下，用下列固體電解質(zhì)電池：（1）Mo，MoO2|ZrO2（CaO）|Fe，F(xiàn)eO（2）Mo，MoO2|ZrO2（CaO）|Ni，NiO測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)分別為185mV和285mV。分別寫出電池（1）、（2）的電極反應(yīng)、電池反應(yīng)，并計(jì)算下列反應(yīng)的G：FeO（s）+Ni（s）=NiO（s）+Fe（s）三、（12分）（1）寫出實(shí)際溶液中組元B的化學(xué)勢(shì)的表達(dá)式，并注明式中各量含義。（2）證明一定溫度下溶質(zhì)B在相互接觸、互不相溶的平衡共存兩液相I和II中的活度和的比值為一常數(shù)。（3）在什么條件下=1？四、（20分）如圖所示O-T氧勢(shì)圖，四條線對(duì)應(yīng)的反應(yīng)分別為：①2C＋O2＝2CO；②C＋O2＝CO2③2M(s)＋O2＝2MO（s）；④N(s)＋O2＝NO2（s）圖中氧勢(shì)O的國際單位制單位？①、②中哪個(gè)反應(yīng)是碳不完全燃燒反應(yīng)式？溫度T1=?溫度低于T1下碳燃燒的主要反應(yīng)產(chǎn)物。溫度T2時(shí)還原能力最強(qiáng)的物質(zhì)。溫度T3時(shí)氧勢(shì)最小的氧化物是哪個(gè)？為何反應(yīng)①傾斜向下？溫度T4時(shí)CO能否還原MO？溫度T5時(shí)反應(yīng)④氧勢(shì)線為何發(fā)生轉(zhuǎn)折？溫度為T4時(shí)MO、NO2中分解壓小的氧化物。五、（共54分）下圖為CO還原固態(tài)鐵氧化物的平衡圖，回答下列問題：寫出圖中①、②、③、④線所對(duì)應(yīng)的鐵氧化物的還原反應(yīng)式？這些反應(yīng)為直接還原反應(yīng)，還是間接還原反應(yīng)？請(qǐng)說明圖中曲線②傾斜向下的原因。分析圖中③線所對(duì)應(yīng)該反應(yīng)過程動(dòng)力學(xué)，假設(shè)固體反應(yīng)物致密，而固體產(chǎn)物多孔。（1）一般用哪種動(dòng)力學(xué)模型處理該過程較為合理？（2）請(qǐng)依據(jù)該模型，說明該反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程的主要組成環(huán)節(jié)。如果③線所對(duì)應(yīng)反應(yīng)的正反應(yīng)的速率常數(shù)在1173K時(shí)=2.97810-2s-1,在1273K時(shí)=5.62310-2s-1，試確定（1）該還原反應(yīng)的級(jí)數(shù)；（2）反應(yīng)的活化能，并簡述活化能的物理化學(xué)含義；（3）1673K時(shí)的值；（4）1673K時(shí)該反應(yīng)逆反應(yīng)的速率常數(shù)。若在界面化學(xué)反應(yīng)控速條件下③線所對(duì)應(yīng)反應(yīng)的速率方程微分式為：式中：為單位時(shí)間還原劑CO的物質(zhì)的量的變化，為界面化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)，為反應(yīng)界面面積，為還原劑CO在反應(yīng)界面的濃度。請(qǐng)把它轉(zhuǎn)化為以FeO還原率R表示的速率積分式（自行設(shè)定轉(zhuǎn)換過程中所需要的其它基本參數(shù)）。若將Fe3O4小礦塊分別置于如下環(huán)境，請(qǐng)指出該礦塊中Fe3O4相的變化歷程？（1）550C，70％CO＋30％CO2；（2）950C，50％CO＋50％CO2；（3）800C，10％CO＋90％CO2；（4）950C，且體系中存在固體碳。六、（共16分）在高爐內(nèi)冶煉鈦磁鐵礦，還原出來的Ti溶解于鐵水中，同時(shí)伴隨有TiC（s）析出，存在于熔渣-鐵液界面上。如果鐵水溫度為1400oC，不考慮其它溶解元素的影響。求：鐵水中碳為3%時(shí)與[C]呈平衡的（取質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）；鐵水中碳飽和時(shí)與[C]呈平衡的（取質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）。姓名：報(bào)考專業(yè)：準(zhǔn)考證號(hào)碼：密封線內(nèi)不要寫題2014年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題科目名稱：冶金原理（A卷）科目代碼：814考試時(shí)間：3小時(shí)滿分150分可使用的常用工具：計(jì)算器直尺注意：所有答題內(nèi)容必須寫在答題紙上，寫在試題或草稿紙上的一律無效；考完后試題隨答題紙交回。一、（15分）700℃時(shí)測(cè)得Cd—Sn合金的鎘蒸汽壓與鎘濃度關(guān)系如下：%Cd150100Pcd(mmHg)5150250試分別以純物質(zhì)和重量1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，確定含鎘50%的Cd—Sn合金中鎘的活度和活度系數(shù)。（已知MCd=112.4，MSn=118.7）二、（15分）1000℃反應(yīng)器中發(fā)生還原反應(yīng)Fe2O3(S)＋3CO＝2Fe(S)＋3CO2。試求反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)器中氣體組成。已知1000℃時(shí)：三、（15分）試計(jì)算與組成(摩爾百分?jǐn)?shù))為CaO20%，SiO220%，F(xiàn)eO50%，MnO10%的熔渣平衡的鋼液中錳和氧的含量。已知：（1）[Mn]＋1/2O2＝（MnO）K1＝4.8×104；（2）[Fe]＋1/2O2＝（FeO）K2＝1.2×104;（3）rFeO＝0.5，rMnO＝0.8，fMn＝2，fO=1（4）與純FeO渣平衡的鋼液含氧量為0.24%。四、（15分）渣-鐵界面反應(yīng)[M]＋（FeO）＝（MO）＋[Fe]△H＞01、寫出平衡常數(shù)K的表達(dá)式；2、基于K的表達(dá)式，寫出M在渣-鐵間分配比LM＝(%MO)/[%M]的表達(dá)式（設(shè)fM＝1）；3、基于LM的表達(dá)式，說明采取哪些措施有助于將M從鐵液中去除（MO為酸性氧化物）。五、（15分）二元系A(chǔ)-B組成一簡單共晶型相圖。A的熔點(diǎn)為6000C，B的熔點(diǎn)為8000C；共晶點(diǎn)溫度為4000C，共晶點(diǎn)液相成分為60%A和40%B。1、繪出此二元相圖2、有100g含30%A和70%B的合金，自9000C冷卻。問冷卻到常溫時(shí)合金組織內(nèi)有初生B晶體，共晶A晶體和共晶B晶體各多少？六、（15分）1600℃，將含碳量為0.0625%的鋼液進(jìn)行真空處理。欲使真空處理后的鋼液含氧量降到0.0008%，試問需用多大的真空度？已知：[O]+[C]＝COlgK＝1168/T+2.07；MO＝16，Mc＝12七、（6分×10＝60分）解答下列各題1、用△Go判斷化學(xué)反應(yīng)方向有無限制條件？如果有，是什么？如果無，說明理由。2、A→B為0級(jí)反應(yīng)，A的初始濃度為Co。推導(dǎo)出反應(yīng)過程中A的濃度C和反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系式。3、渣-鐵反應(yīng)去硫過程的控制環(huán)節(jié)是硫在鐵液中的擴(kuò)散。已知渣-鐵界面上硫的分配比為LＳ，硫在鐵液中的傳質(zhì)系數(shù)為。試寫出當(dāng)硫在渣和鐵中濃度分別為（%S）和[%S]時(shí)此去硫過程的速率式。4、一原始半徑為r0的MO(S)礦球正在被CO還原成M(S)）。當(dāng)還原度達(dá)到R時(shí)，未還原的MO(S)核心的半徑r為何？5、寫出溫度為TK、壓強(qiáng)為P′Pa的1mol理想氣體的吉布斯能G的表達(dá)式，說明式中其它量的意義。6、M(S)的熔化熱為△Hm，正常熔點(diǎn)為Tm。寫出過程M(S)→M(l)在7、根據(jù)未反應(yīng)核模型寫出過程MnO(s)+CO=Mn(s)+CO2的組成步驟。8、定義石灰石的開始分解溫度T開和沸騰溫度T沸。9、A(l)+B=AB△G1°；[A]+B=AB△G2°。當(dāng)A(l)以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、[A]以重量1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，△G1°和△G2°的關(guān)系式為何？10、1）在高爐煉鐵過程中以氧化物存在的某元素能被還原進(jìn)入鐵液的條件是什么？2）在煉鋼過程中鐵液中某元素能被氧化從鐵液中去除的條件是什么？參考答案（A）簡答題：（36分）（4分）△G0=△fusH0m-△fusH0mT/Tm（4分）不是。反映熱力學(xué)問題，與動(dòng)力學(xué)無關(guān)。與反應(yīng)速率之間沒有關(guān)系。（6分）是。共晶：轉(zhuǎn)熔：（7分）CaO-SiO2-Al2O3；CaO-Al2O3-SiO2；w(CaO)/[w(SiO2)+w(Al2O3)]（7分）CaO分子，SiO2分子；Ca2+，O2-，SiO44-；1（8分）難易：2FeO·SiO2,FeO,Fe3O4,Fe2O3;大?。篎e2O3，F(xiàn)e3O4，F(xiàn)eO，2FeO·SiO2;FeO二、（12分）電池（1）電池（2）正極反應(yīng)2FeO+4e=2Fe+2O2-2NiO+4e=2Ni+2O2-負(fù)極反應(yīng)2O2-+Mo=MoO2+4e2O2-+Mo=MoO2+4e電池反應(yīng)2FeO+Mo=MoO2+2Fe2NiO+Mo=MoO2+2Ni公式＝-4E1F=＝-4E2F=則=（4E2F-4E1F）/2=2（E2-E1）F=0.2F=19300J/mol三、（12分）（1）溶液中：標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的化學(xué)勢(shì)，；：活度；R：氣體常數(shù)；T：熱力學(xué)溫度（2）平衡時(shí)：則：在一定溫度下選定活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)以后，與均為定值，則也為定值。（3）當(dāng)兩液相中[B]均選純物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，則，有四、（20分）（1）J/mol；（2）①；（3）974K；（4）CO2；（5）N；（6）NO2；（7）生成物氣體摩爾數(shù)多或反應(yīng)熵變大于0或斜率為負(fù)；（8）能；（9）反應(yīng)物N相變；（10）NO2五、（共54分）1.（6分）3Fe2O3＋CO＝2Fe3O4＋CO2；Fe3O4＋CO＝3FeO＋CO2；FeO＋CO＝Fe＋CO2；1/4Fe3O4＋CO＝3/4Fe＋CO2；間接還原（4分）吸熱反應(yīng)傾斜向下。3.（13分）未反應(yīng)核模型；外擴(kuò)散，內(nèi)擴(kuò)散，界面化學(xué)反應(yīng)。（或5個(gè)步驟）4.（17分）(1)由速率常數(shù)單位，確定為1級(jí)反應(yīng)。（2）由阿累尼烏斯公式，=78908J/mol活化能：化學(xué)反應(yīng)活化能，使物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)變?yōu)榛罨肿舆M(jìn)行化學(xué)反應(yīng)所需的平均能量。（3）=0.334s-1（4），=0.278，，則=1.20s-15．（6分）FeO（s）+CO＝Fe（s）+CO2速率而又界面反應(yīng)控速時(shí)，則有且得：6．（8分）（1）Fe3O4Fe；(2)Fe3O4FeO;(3)不變；（4）Fe3O4FeOFe六、（共16分）鐵液中存在下述平衡：[Ti]＋[C]＝TiC（s）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，，即有[Ti]以質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，而TiC（s）以純固態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。[C]以質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：上述平衡反應(yīng)的＝－182290＋99.79T，＝0.143.0=0.42=2.63=2.633.0=7.89＝－3.17，則＝0.042[C]以純C為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：此時(shí)C(s)=[C]=0上述平衡反應(yīng)的＝－159700＋57.53T由于[C]飽和，1＝－4.56，則＝0.01武漢科技大學(xué)2014年碩士研究生入學(xué)考試冶金原理試題（A）參考答案一、aCd(R)=150/250=0.6，rCd＝1.168；aCd(%)=150/5=30，fCd=0.6二、K=PCO23/PCO3=(%CO2/%CO/%CO)3=K1K22=64,%CO2/%CO=4%CO2:80%,%CO:20%三、[%Mn]=0.04;[%O]=0.06四、1)K=aMO/(aFeOaM)=rMO.n.(%MO)/(aFeOfM[%M]);↓2)LM=(%MO)/[%M]=K’aFeO/rMOK’=K/n3)因△H＞0，所以溫度↑，K’↑，LM↑，有利于除M;因MO為酸性，所以R↑，rMO↓，LM↑，有利于除M;aFeO↑，LM↑，有利于除M。五、1）略2)初生B晶體：50g；共晶體A：30g；共晶體B：20g六、K1873K=494;[%O]始=0.0324;△[%O]=0.0316;△[%C]=0.0237;[%C]末=0.0388；真空度=PCO末=0.015大氣壓七、1、有限制條件，反應(yīng)物和生成物都為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；2、C=C0-kt;3、V=[%S]-（%S）/LＳ5、G=G0+RTln(P’/101325)G0—該理想氣體的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯能；6、△G=△Hm-T△Hm/Tm；7、9、G01=G02+RTlnr0M/(100MA)；10、1）在所處條件下，其與氧親和力小于碳與氧親和力的元素；2）在所處條件下，其與氧親和力大于鐵與氧親和力的元素姓名：報(bào)考專業(yè)：準(zhǔn)考證號(hào)碼：密封線內(nèi)不要寫題二O一三年招收碩士研究生入學(xué)考試試題考試科目代碼及科目名稱：814冶金原理可使用的常用工具：直尺，計(jì)算器，鉛筆，橡皮答題內(nèi)容寫在答題紙上，寫在試卷或草稿紙上一律無效考完后試題隨答題紙交回?？荚嚂r(shí)間3小時(shí)，總分值150分。注意：本試題可能用到的基本數(shù)據(jù)如下：CaCO3（s）=CaO（s）+CO2G=170577－144.19TJ/molSi（l）+O2=SiO2（s）G=－946350＋197.64TJ/molC（s）+1/2O2=COG=－114400－85.77TJ/mol[Si]＋2[O]＝SiO2（s）G＝－581870＋221.75TJ/mol[Mn]＋[O]＝MnO（s）G＝－295100＋129.83TJ/mol[Ca]＋[O]＝CaO（s）G＝－747250＋141.84TJ/mol2[Al]＋3[O]＝Al2O3（s）G＝－1226830＋390.37TJ/molC（s）=[C]（[C]取質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）G＝22590－42.26TJ/molSi（l）=[Si]（[Si]取質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）G＝－131500－17.61TJ/mol一、（36分）簡答題：如何定義鐵液中活度的相互作用系數(shù)？若>0,第3組元K對(duì)組元B在鐵液中的溶解度有何影響？轉(zhuǎn)爐煉鋼渣系的3個(gè)主要氧化物組元是什么？其堿性強(qiáng)弱順序？爐渣堿度表述公式？鈦的氧化物TiO2（s）、TiO（s）、Ti2O3（s）氧勢(shì)大小順序？高溫下哪一個(gè)更穩(wěn)定？酸堿性強(qiáng)弱順序？有效邊界層內(nèi)是否是完全靜止的分子擴(kuò)散？請(qǐng)寫出擴(kuò)散系數(shù)D與傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系式以及式中各量的國際單位制中的單位。已知基元反應(yīng)AB的速率微分式為(為反應(yīng)速率常數(shù))，問在國際單位制中的單位？該反應(yīng)為幾級(jí)反應(yīng)？設(shè)反應(yīng)物的初始濃度為C0，請(qǐng)寫出該反應(yīng)速率積分式的表達(dá)式。溶質(zhì)B在一定溫度下互不相溶的平衡共存兩液相I和II中的活度比值為一常數(shù)，但濃度比不是常數(shù)。對(duì)否？二、（12分）利用固體電解質(zhì)電池測(cè)定某鋼液的氧含量，電池結(jié)構(gòu)為：Mo|Mo（s）+MoO2（s）|ZrO2(MgO)|[O]Fe|Mo在溫度為TK時(shí)，測(cè)得電池的電勢(shì)為EV。另外，可查到下述反應(yīng)的基本熱力學(xué)數(shù)據(jù)：Mo(s)＋O2＝MoO2(s)，J/mol；（1）O2＝2[O]1%，J/mol（[O]以質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）（2）試?yán)蒙鲜鰯?shù)據(jù)推導(dǎo)溫度為TK時(shí)鋼液中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w[O]的計(jì)算公式（假設(shè)固體電解質(zhì)為純氧離子導(dǎo)體，要求推導(dǎo)過程中寫出各電極反應(yīng)、電池反應(yīng)、相關(guān)公式）。三、（18分）如圖所示為具有一個(gè)穩(wěn)定的二元化合物D的三元相圖。e1~e5均為二元共晶點(diǎn)，回答下列問題：（請(qǐng)注意在答題紙上作答）寫出A、D的初晶區(qū)。寫出AB線、E1e3E2線溫度下降方向。補(bǔ)畫AC邊上二元系A(chǔ)C的相圖。體系點(diǎn)M、e3高溫冷卻時(shí)開始析出固體分別是什么？結(jié)晶終點(diǎn)分別在哪里？最后分別得到什么物質(zhì)？畫出體系點(diǎn)e1的冷卻曲線。四、（共32分）石灰石煅燒后的石灰是冶煉的主要堿性熔劑。研究CaCO3（s）分解反應(yīng)：將CaCO3（s）放置于體積分?jǐn)?shù)（CO2）=12%的氣氛中，總壓p’=100kPa，試求CaCO3（s）分解的開始溫度和沸騰溫度。實(shí)際上為使其順利分解，應(yīng)加熱到什么溫度？上述CaCO3（s）分解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，還是吸熱反應(yīng)？簡述有利石灰石分解的熱力學(xué)條件。請(qǐng)描繪出CaCO3（s）分解壓與溫度的關(guān)系曲線示意圖（注意曲線走向），并標(biāo)明圖中CaCO3（s）與CaO（s）的穩(wěn)定區(qū)。4．一般用哪種動(dòng)力學(xué)模型處理上述CaCO3（s）分解動(dòng)力學(xué)過程較為合理？請(qǐng)依據(jù)該模型說明CaCO3（s）分解動(dòng)力學(xué)過程的主要組成環(huán)節(jié)。5．若已知CaCO3（s）原始半徑為ro，當(dāng)分解度達(dá)到R時(shí)，請(qǐng)寫出未分解的CaCO3（s）核心的半徑的計(jì)算式。五、（共24分）某電爐煉鋼氧化脫磷反應(yīng)式為：2[P]＋5（FeO）＋3（CaO）＝（3CaO.P2O5）＋5[Fe]<0該反應(yīng)為間接氧化，還是直接氧化？添加適量BaO入渣，對(duì)氧化脫磷是否有利？簡述有利鋼液氧化脫磷的熱力學(xué)條件。在某溫度下，如果擴(kuò)散環(huán)節(jié)為限速環(huán)節(jié)，則升高溫度、攪拌哪個(gè)措施能顯著提高反應(yīng)速率？若[P]的擴(kuò)散為過程的限制性環(huán)節(jié)，且界面化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)，分別寫出該條件下脫磷反應(yīng)的速率微分式和積分式。若轉(zhuǎn)爐容積42噸，渣-鋼界面積A=10m2，鋼液密度ρ=7×103kg/m3，磷在鋼中的傳質(zhì)系數(shù)βP=2.3×10-4m/s，求將磷去除90%所需的時(shí)間。將上述分子反應(yīng)式改寫成離子反應(yīng)式。六、（16分）SiO2（s）為鐵水中飽和碳還原，生成的Si溶解于鐵液中，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，硅的活度系數(shù)fSi=1/3（[Si]取質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)），設(shè)CO壓力為150kPa，請(qǐng)寫出還原反應(yīng)式，并求SiO2（s）還原的開始溫度。七、（12分）試分析1600C時(shí)鋼液中[Si]、[Mn]、[Ca]、[Al]在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下脫氧能力強(qiáng)弱順序。參考答案（B）（36分）簡答題：1.（5分）；溶解度減小。（7分）CaO-SiO2-FeO；CaO-FeO-SiO2；w(CaO)/w(SiO2)。（6分）氧勢(shì)大?。篢iO2（s）、Ti2O3（s）、TiO（s）；TiO（s）；酸堿性強(qiáng)弱：TiO2（s）、Ti2O3（s）、TiO（s）（6分）不是。；單位：－m；－ms-1;－m2s-1（8分）mol/(m3·s);0級(jí)；（4分）對(duì)。二、（12分）正極：2[O]+4e=2O2-負(fù)極：2O2-=O2+4e，O2+Mo（s）=MoO2(s),即2O2-+Mo（s）=MoO2(s)+4e電池反應(yīng)：2[O]+Mo（s）=MoO2（s）-MoO2（s）、Mo（s）以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，[O]以質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，則，，而或≈1，則據(jù)上式可求出鋼液中氧的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)wO。三、（18分）1.A：Ae5E2e4A;D:De4E2e3E1e1D2.AB線：A→e5,B→e5;E1e3E2線：e3→E1,e3→E23.兩個(gè)二元共晶相圖:A+D,D+C4.M：D，e3，D+B；e3：B+D,e3,B+D5.二元共晶相圖C+D四、（32分）1.（8分）量綱一壓力：分壓，總壓CaCO3（s）=CaO（s）+CO2G0=170577-144.19TJ/mol。則開始溫度：pCO2=0.12，T=1054K或781oC；沸騰溫度：pCO2=1，T=1183K或910oC應(yīng)加熱到沸騰溫度。（7分）吸熱反應(yīng)。升溫、抽真空。3.（4分）如圖。4.（9分）未反應(yīng)核模型。界面化學(xué)反應(yīng)，內(nèi)擴(kuò)散，外擴(kuò)散。5．（4分）五、（24分）1.（3分）間接氧化；2.（3分）有利；3.（6分）低溫、高堿度，強(qiáng)氧化性；4.（3分）攪拌；5.（6分）鋼中磷的擴(kuò)散為限制性環(huán)節(jié)：又,則速率微分式：速率的積分式：代入數(shù)據(jù)，得=6×103s6.（3分）六、（16分）反應(yīng)：SiO2（s）＋2[C]＝[Si]＋2CO式中，[C]選純C作標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，[Si]選質(zhì)量1%為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。=1，=1則可得T＝1590K七、（12分）為比較元素的脫氧能力，需將反應(yīng)中[O]折算成1mol。如下：（1）1/2[Si]＋[O]＝1/2SiO2（s）＝－290935＋110.875T＝－83266J/mol（2）[Mn]＋[O]＝MnO（s）＝－295100＋129.83T＝－51928J/mol（3）[Ca]＋[O]＝CaO（s）＝－747250＋141.84T=－481584J/mol（4）2/3[Al]＋[O]＝1/3Al2O3（s）＝－408943＋130.12T＝－165228J/mol由于：<<<則各元素脫氧能力強(qiáng)弱順序：[Ca]>[Al]>[Si]>[Mn]B卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、簡述題(共8小題，每小題6分，共48分)K，，，△G1°=△G2°+RTlnγ0M/(100MA)；m/s，m2/s,mCA=C0-kt完全燃燒：C+O2=CO2；不完全燃燒：C+1/2O2=CO。高溫：CO；低溫：CO2。堿性減弱順序：BaO、CaO、FeO、CaF2、SiO2；BaO證明：，取對(duì)數(shù)后：，為常數(shù)，與無關(guān)。因此，上式對(duì)求偏導(dǎo)后等效。[C]＋[O]＝CO平衡常數(shù)。一定溫度下K為常數(shù)，真空處理減小，使碳氧平衡右移，、降低，從而增強(qiáng)碳脫氧能力。二、（共12分）（1）（6分）正極：Cr2O3+6e=2Cr+3O2-；負(fù)極：3O2--6e=3[O]；電池反應(yīng)：Cr2O3=2Cr+3[O]（2）（6分）（J/mol）（J/mol），[O]以質(zhì)量1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)則：Cr2O3=2Cr+3[O]=279221.73J/mol上反應(yīng)逆向進(jìn)行，則>0>0.00254,,高于0.00254%以后，電池的正負(fù)極將會(huì)互換。三、（共26分）相圖分析題：（5分）不穩(wěn)定化合物。D組成點(diǎn)位于其初晶區(qū)之外。（6分）Pe1：e1→P；Pe4：e4→P；De4：D→e4。（6分）P包晶反應(yīng)：L+C→A+D；E共晶反應(yīng)：E→A+B+D（3分）如圖。（3分）D；A+B+D；E（3分）物系點(diǎn)e3的冷卻曲線。四、（共25分）1）（2分）[S]+（O2-）=（S2-）+[O]。2）（3分）。3）（3分）。4）（6分）高溫、高堿度、低氧化性。5）（8分）雙膜理論。脫硫過程動(dòng)力學(xué)組成環(huán)節(jié)：反應(yīng)物分別從渣、鐵本體穿過相應(yīng)邊界層達(dá)到渣鐵界面；渣鐵界面反應(yīng)；產(chǎn)物由渣鐵界面穿過相應(yīng)邊界層分別進(jìn)入渣、鐵本體。6）（3分）（CaS）或（S2-）的擴(kuò)散。五、（共39分）1）（3分）間接還原；2）（5分），而，且；傾斜向下。3）（4分）在氧勢(shì)圖中FeO氧勢(shì)線與H2O（g）氧勢(shì)線的交點(diǎn)溫度。4）（8分）未反應(yīng)核模型。H2的外擴(kuò)散；H2內(nèi)擴(kuò)散；界面反應(yīng)；H2O的內(nèi)擴(kuò)散，H2O外擴(kuò)散。5）（5分），則。6）（4分）對(duì)于可逆反應(yīng)凈反應(yīng)速率：v=k+cB-k-cAB。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，v=k+cB-k-cAB=0。故K=（cAB/cB）e=k+/k-7）（4分）阿累尼烏斯公式：；：化學(xué)反應(yīng)活化能，J/mol；：指前系數(shù)或頻率因子，是T0時(shí)的k+；：氣體常數(shù)，8.314J/(molK)。8）（6分）①礦球完全還原：R＝1，代入上式，即得完全還原時(shí)間：，即：②若界面化學(xué)反應(yīng)為限制性環(huán)節(jié)，其阻力最大，而其它環(huán)節(jié)阻力可忽略。姓名：報(bào)考專業(yè)：準(zhǔn)考證號(hào)碼：密封線內(nèi)不要寫題2015年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題科目名稱：冶金原理（□A卷■B卷）科目代碼：814考試時(shí)間：3小時(shí)滿分150分可使用的常用工具：□無√計(jì)算器√直尺□圓規(guī)（請(qǐng)?jiān)谑褂霉ぞ咔按颉蹋┳⒁猓核写痤}內(nèi)容必須寫在答題紙上，寫在試題或草稿紙上的一律無效；考完后試題隨答題紙交回。本試題可能用到的熱力學(xué)數(shù)據(jù)：（J/mol）（J/mol），[O]以質(zhì)量1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體常數(shù)R=8.314J/(mol·K)一、簡述題(共8小題，每小題6分，共48分)設(shè)熔體中化學(xué)反應(yīng)為：[A]＋(B)＝[C]＋D(g)。該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值、標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能值、物質(zhì)A的標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能、組元[A]的化學(xué)勢(shì)、組元（B）的平衡濃度x(B)、產(chǎn)物[C]的活度、產(chǎn)物D氣體的平衡分壓以及該反應(yīng)的吉布斯自由能值，哪些與組元活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇有關(guān)？A(l)+B=AB△G1°；[A]+B=AB△G2°。當(dāng)A(l)以純液態(tài)A物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、[A]以重量1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，試說明△G1°和△G2°之間的關(guān)系。請(qǐng)用公式表述流體內(nèi)組元傳質(zhì)系數(shù)與擴(kuò)散系數(shù)D的關(guān)系，并注明式中各量國際制單位。反應(yīng)A→B為0級(jí)反應(yīng)，A的初始濃度為C0，請(qǐng)推導(dǎo)反應(yīng)過程中A的濃度CA與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系式。分別寫出碳的完全燃燒反應(yīng)式、不完全燃燒反應(yīng)式。并示意性畫出兩反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯能G-T圖（注意線的走向），據(jù)此說明過量碳存在時(shí)在高溫與低溫下碳燃燒的主要反應(yīng)產(chǎn)物。熔渣中5個(gè)組元：CaO、BaO、SiO2、CaF2、FeO,請(qǐng)說明酸堿性強(qiáng)弱順序。其中，光學(xué)堿度大于1的氧化物有哪些？文獻(xiàn)中對(duì)溶液中活度的相互作用系數(shù)的定義有下述兩表達(dá)式，請(qǐng)證明它們等效:；。式中，、分別為溶質(zhì)B以純物質(zhì)、質(zhì)量1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)的活度系數(shù)；、分別為溶劑A、溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)濃度。請(qǐng)說明真空處理使鋼液中碳脫氧能力增強(qiáng)的熱力學(xué)原理。二、（共12分）在1600C下，用參比電極為Cr+Cr2O3的固體電解質(zhì)定氧探頭測(cè)定鋼液中的氧，電池結(jié)構(gòu)為：Mo|[O]Fe|ZrO2（MgO）|Cr+Cr2O3|Mo試求：（1）電極反應(yīng)、電池反應(yīng)；（6分）（2）氧含量在什么濃度條件下，電池的正負(fù)極將會(huì)互換？（6分）三、（共26分）相圖分析題：右圖為假設(shè)的具有一個(gè)二元化合物D的三元系相圖，看圖回答問題：D為穩(wěn)定化合物還是不穩(wěn)定化合物？為什么？（5分）分別寫出濃度三角形中Pe1、Pe4、De4線溫度下降方向。（6分）分別寫出P點(diǎn)、E點(diǎn)發(fā)生的相變化名稱和相變化反應(yīng)式。（6分）在濃度三角形AB邊上示意性補(bǔ)畫出A－B二元系相圖。（3分）圖中物系點(diǎn)M的初晶物質(zhì)、最終結(jié)晶產(chǎn)物各是什么？液相消失于什么位置？（3分）畫出物系點(diǎn)e3的冷卻曲線。（3分）四、（共25分）分析某高爐利用爐渣去硫，已知渣鐵間脫硫反應(yīng)式為：[S]＋（CaO）＝（CaS）＋[O]=124kJ/mol式中，[S]、[O]以質(zhì)量1%溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，(CaO)、（CaS）以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。將上述反應(yīng)式改寫成離子反應(yīng)式。（2分）寫出該反應(yīng)包含有組元濃度的平衡常數(shù)的表達(dá)式。（3分）基于的表達(dá)式，寫出硫在渣－鐵間質(zhì)量分配比=w（s）/w[S]的表達(dá)式。（3分）基于的表達(dá)式，簡述促進(jìn)爐渣脫硫的熱力學(xué)條件。（6分）若需分析脫硫反應(yīng)過程動(dòng)力學(xué)，一般用哪種動(dòng)力學(xué)模型處理該過程較為合理？請(qǐng)描述該過程的組成環(huán)節(jié)。（8分）若熔渣堿度一定時(shí)，該反應(yīng)速率在某一溫度范圍內(nèi)受溫度的影響不大，而增加熔渣的攪拌強(qiáng)度可使反應(yīng)速率顯著增加，但增加鐵水的攪拌強(qiáng)度，反應(yīng)速率無明顯增加。則在該溫度范圍內(nèi)哪一環(huán)節(jié)為控速環(huán)節(jié)？（3分）五、（共39分）分析H2氣體還原FeO礦球，其反應(yīng)式為：FeO（s）＋H2（g）＝Fe（s）＋H2O（g）G=23430-16.16T,J/mol假設(shè)反應(yīng)物致密，而產(chǎn)物多孔，還原反應(yīng)前后體積基本不變。該反應(yīng)為直接還原反應(yīng)，還是間接還原反應(yīng)？（3分）如何得到針對(duì)該反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)區(qū)示意圖（氣相組成與溫度的關(guān)系）？圖中該反應(yīng)的平衡曲線是傾斜向上還是傾斜向下？（5分）說明利用氧勢(shì)圖求上述還原反應(yīng)開始溫度的方法。（4分）若需分析該反應(yīng)過程動(dòng)力學(xué)，一般用哪種動(dòng)力學(xué)模型處理該過程較為合理？請(qǐng)說明該動(dòng)力學(xué)過程的主要組成環(huán)節(jié)。（8分）該反應(yīng)物礦球原始半徑為，當(dāng)鐵礦石還原率為時(shí)，請(qǐng)寫出相應(yīng)的未還原礦球的半徑的計(jì)算式。（5分）若化學(xué)反應(yīng)為一級(jí)可逆反應(yīng)，且設(shè)其平衡常數(shù)為K，正反應(yīng)速率常數(shù)為k+，逆反應(yīng)速率常數(shù)為k-。請(qǐng)推導(dǎo)K與k+及k-的關(guān)系式。（4分）用一公式（方程）描述反應(yīng)速率常數(shù)k+與溫度的關(guān)系，注明該公式（方程）名稱及式中其他各量的含義。（4分）如果利用上述動(dòng)力學(xué)模型得到的還原過程的總速率積分式為：式中，、分別為反應(yīng)氣體的初始濃度與平衡濃度，為礦球的氧摩爾密度，為礦球還原時(shí)間，為氣體在氣相邊界層的擴(kuò)散系數(shù)，為產(chǎn)物層內(nèi)氣體的有效擴(kuò)散系數(shù)。請(qǐng)利用上式回答：（6分）①求礦球完全還原所需時(shí)間。②若界面化學(xué)反應(yīng)為限制性環(huán)節(jié)，速率式的形式如何？姓名：報(bào)考專業(yè)：準(zhǔn)考證號(hào)碼：密封線內(nèi)不要寫題2016年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題科目名稱：冶金原理（■A卷□B卷）科目代碼：814考試時(shí)間：3小時(shí)滿分150分可使用的常用工具：□無□計(jì)算器直尺□圓規(guī)（請(qǐng)?jiān)谑褂霉ぞ咔按颉蹋┳⒁猓核写痤}內(nèi)容必須寫在答題紙上，寫在試題或草稿紙上的一律無效；考完后試題隨答題紙交回。一、簡述題(共8小題，每小題6分，共48分)某反應(yīng)的吉布斯能越負(fù)，是否該反應(yīng)速率越快？簡述理由。已知：（1）A（l）+2B（g）=AB2（s），△G1°；（2）[A]+2B（g）=（AB2），△G2°。問：什么條件下，△G1°=△G2°。高爐鐵水中溶解碳[C]達(dá)到飽和，其摩爾分?jǐn)?shù)為x[C]，如以純固態(tài)碳作為其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，[C]的活度為多少？活度系數(shù)為多少？熔渣中5個(gè)組元：CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、FeO,請(qǐng)說明酸堿性強(qiáng)弱順序。其中，光學(xué)堿度大于1的氧化物有哪些？鐵水預(yù)處理脫硫與轉(zhuǎn)爐煉鋼脫硫，哪一種情況下硫更易脫除，為什么？氧勢(shì)圖中一些氧化物的氧勢(shì)線為何轉(zhuǎn)折？2C＋O2＝2CO線為何傾斜向下？簡述熔渣分子理論要點(diǎn)。對(duì)于“鐵液中溶解碳與溶解氧生成CO氣體的反應(yīng)”，熱力學(xué)計(jì)算表明該反應(yīng)可以發(fā)生，但為什么在單一的鐵液中很難發(fā)生？二、（共12分）利用下述結(jié)構(gòu)的固體電解質(zhì)電池測(cè)定鋼液溶解氧含量：Mo絲|[O]Fe|ZrO2（CaO）|Mo，MoO2|Mo絲在溫度為TK時(shí)，測(cè)得電池的電動(dòng)勢(shì)為EV。另外，可查到下述反應(yīng)的基本熱力學(xué)數(shù)據(jù)：Mo(s)＋O2＝MoO2(s)，J/mol；（1）O2＝2[O]1%，J/mol（[O]以質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）（2）試?yán)蒙鲜鰯?shù)據(jù)推導(dǎo)溫度為TK時(shí)鋼液中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w[O]的計(jì)算公式（假設(shè)固體電解質(zhì)為純氧離子導(dǎo)體，要求推導(dǎo)過程中寫出各電極反應(yīng)、電池反應(yīng)、相關(guān)公式，所需其他量請(qǐng)自行定義）。三、（共26分）相圖分析題：下圖為具有一個(gè)二元不穩(wěn)定化合物的三元系相圖，看圖答問：（4分）在圖上標(biāo)出組元A、B、C及化合物D的初晶區(qū)。（3分）圖中表明D為不穩(wěn)定化合物的特征？（7分）標(biāo)出濃度三角形中Pe4，PE，e3e4線溫度下降方向，寫出Pe4，PE線上的相變反應(yīng)式（不含P、E點(diǎn)）并注明相變反應(yīng)名稱。（3分）在濃度三角形BC邊上示意性補(bǔ)畫出B－C二元系相圖。（6分）圖中物系點(diǎn)M、N的初晶物、最終結(jié)晶物各是什么？液相各消失于什么位置？（3分）圖中物系點(diǎn)e1的冷卻曲線。四、（共25分）分析反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程：A（s）+B（g）=AB（g）。設(shè)氣體B、AB的相內(nèi)本體濃度分別為cB、cAB；B、AB的傳質(zhì)系數(shù)分別為B、AB；界面反應(yīng)為一級(jí)可逆，且其平衡常數(shù)為K，正反應(yīng)速率常數(shù)為k+，逆反應(yīng)速率常數(shù)為k-。（6分）一般用哪種動(dòng)力學(xué)模型處理該過程較為合理？請(qǐng)依據(jù)該模型，說明動(dòng)力學(xué)過程的主要組成環(huán)節(jié)。（4分）如果某一環(huán)節(jié)單獨(dú)成為限速環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)所受到的阻力是最大，還是最??？（4分）請(qǐng)推導(dǎo)K與k+及k-的關(guān)系式。（8分）按準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)原理，推導(dǎo)反應(yīng)的總速率方程v的表達(dá)式（由題中已知的參數(shù)表示，要求不含k-。推導(dǎo)過程中允許新引入其它參數(shù)符號(hào)，但必須標(biāo)明其含義）。（3分）利用得到的總速率方程式，討論各環(huán)節(jié)分別單獨(dú)成為限制性環(huán)節(jié)的條件。五、（共39分）研究鐵液中Mn的氧化反應(yīng)：[Mn]＋（FeO）＝（MnO）＋[Fe]。該反應(yīng)熱效應(yīng)H<0。回答下列問題：（6分）該反應(yīng)為[Mn]的直接氧化反應(yīng)式，還是間接氧化反應(yīng)式？請(qǐng)將上式改寫成離子反應(yīng)式。（5分）在分子反應(yīng)式中，[Mn]與（MnO）的活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)一般如何選??？據(jù)此活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)寫出該反應(yīng)包含組元[Mn]與（MnO）濃度的平衡常數(shù)K的表達(dá)式。（3分）基于K的表達(dá)式，寫出Mn在渣－鐵間平衡分配比L’Mn=x(MnO)/w[Mn]的表達(dá)式。（9分）基于L’Mn的表達(dá)式，說明采取哪些措施可有利于Mn的氧化。（8分）一般用哪種動(dòng)力學(xué)模型處理該動(dòng)力學(xué)過程較為合理？根據(jù)該模型，請(qǐng)描述該過程動(dòng)力學(xué)的組成環(huán)節(jié)。（3分）當(dāng)反應(yīng)過程位于擴(kuò)散范圍內(nèi)時(shí)，改變溫度與攪拌強(qiáng)度，哪一個(gè)措施對(duì)總反應(yīng)速率影響更顯著？（5分）利用上述動(dòng)力學(xué)模型得到錳氧化過程的速率微分式為：式中，w[Mn]、w(MnO)分別為鐵液與熔渣中任意時(shí)刻Mn、MnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，t為時(shí)間，kMn、kMnO分別為鐵液中Mn、熔渣中MnO的容量常數(shù)，LMn為Mn的平衡分配常數(shù)。假設(shè)鐵液中錳的擴(kuò)散為限制環(huán)節(jié)，且w[Mn]>>w(MnO)/LMn，請(qǐng)?jiān)谏鲜降幕A(chǔ)上推導(dǎo)出錳氧化速率的積分式。A卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、簡述題(共8小題，每小題6分，共48分)不是。反映熱力學(xué)問題，與動(dòng)力學(xué)無關(guān)。[A]以純液態(tài)A為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，（AB2）以純固態(tài)AB2為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。1；1/x[C]堿性減弱順序：CaO、MgO、FeO、Fe2O3、SiO2；沒有鐵水預(yù)處理脫硫，強(qiáng)還原性氣氛反應(yīng)物或生成物發(fā)生相變，可導(dǎo)致氧勢(shì)線轉(zhuǎn)折。氧勢(shì)線斜率等于氧化物形成反應(yīng)熵變的負(fù)值。熵變與形成氧化物時(shí)反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)變化B同號(hào)。對(duì)于氣態(tài)氧化物，B>0，故斜率<0，氧勢(shì)線傾斜向下。熔渣是由不帶電的簡單氧化物分子和復(fù)雜氧化物分子構(gòu)成的理想溶液；簡單氧化物分子與復(fù)雜氧化物分子之間存在化學(xué)反應(yīng)平衡，簡單氧化物摩爾分?jǐn)?shù)濃度等于該氧化物活度。均相形核中新相CO核受到氣液表面張力產(chǎn)生的附加壓力，遠(yuǎn)大于碳氧反應(yīng)產(chǎn)生的CO壓力。二、（共12分）電極反應(yīng)：正極（右極）：MoO2（s）＋4e＝Mo（s）＋2O2-（2分）負(fù)極（左極）：2O2-＝2[O]＋4e（2分）電池反應(yīng)：MoO2（s）＝Mo（s）＋2[O]（2分）MoO2（s）、Mo（s）以純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，而[O]以質(zhì)量1％溶液為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，則（2分）又（2分）（1分），而或≈1（1分）則據(jù)上式可求出鋼液中氧的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)wO。三、（共26分）相圖分析題：如圖（4分）D組成點(diǎn)在其初晶區(qū)以外（3分）Pe4：e4P;PE:PE;e3e4:e4e3Pe4:包晶反應(yīng)L+CD;PE共晶反應(yīng):LD+A（7分）。如圖。（3分）M:C,A+C+D,P;N:C,A+B+D,E（6分）如圖。（3分）四、（共25分）1.（6分）未反應(yīng)核模型。反應(yīng)物氣體A在氣相邊界層內(nèi)的外擴(kuò)散；界面化學(xué)反應(yīng)；生成物氣體AB在氣相邊界層內(nèi)的外擴(kuò)散。2.（4分）最大3.（4分）對(duì)于可逆反應(yīng)凈反應(yīng)速率：v=k+cB-k-cAB。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，v=k+cB-k-cAB=0。故K=（cAB/cB）e=k+/k-4.（8分）B外擴(kuò)散：vB=B（cB-cB*）；界面反應(yīng)vC=k+（cB*-cAB*/K）；AB外擴(kuò)散：vAB=AB（cAB-cAB*）式中c*為界面濃度。在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下，上面三式相等，消去界面濃度，可得5.（3分）當(dāng)時(shí)，B氣體外擴(kuò)散控速；當(dāng)時(shí)，界面化學(xué)反應(yīng)控速；當(dāng)時(shí)，AB氣體外擴(kuò)散控速。五、（共39分）1（6分）.間接氧化；[Mn]+（Fe2+）=（Mn2+）+[Fe]。2.（5分），[Mn]以質(zhì)量1%為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，（MnO）以純MnO為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。3.（3分）4.（9分）低溫、低堿度、高氧化性。5.（8分）雙膜理論。[Mn]、（FeO）的擴(kuò)散；界面化學(xué)反應(yīng)；（MnO）、[Fe]的擴(kuò)散。6.（3分）攪拌強(qiáng)度。7.（5分）若鋼液中錳的擴(kuò)散為限制環(huán)節(jié)，則其阻力1/kMn很大，或kMn很小，即，簡化上式，可有又很大，則>>，進(jìn)一步簡化積分上式：即為所求。式中，為鋼液中Mn的初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)。姓名：報(bào)考專業(yè)：準(zhǔn)考證號(hào)碼：