钢铁冶金原理试题及答案

 ………… _…__…_线__订_装___…__…__…_线_订：装名…姓…生…学线订装…………师教考监交并一纸题答与须卷试…：…号…学…生线学订_装__…__…__…_线__订_装__…__…_级…班线订生装学……………… - 2008 /2009 学年第 1 学期 《钢铁冶金原理》考试试题A 一、简答题 （共5题，每题4分，共20分） 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？ 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。 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。 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 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 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。 6.若化学反应的速率与反应物浓度的若干次方成 正比 ，1 □□□□□□□□□□□□ -

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](Cr3O4)3[Cr]4CO，2. 钢液中[C]和[Cr]之间存在化学反应：

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）

2

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1. 测得温度1873K还原渣及GCrl5钢的表面张力分别为及Nm1，两者的接触角38。试求钢--渣的界面张力，并确定此种还原渣能否在钢液中乳化? 解：

2msms22mscos1.6320.45221.630.45cos380 1.305铺展系数：Smsms1.630.451.3050.125 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

k12.987102s1，1273K的速率常数k25.623102s1试求：(1)

反应的活化能；(2)1673K的速率常数k值；(3)1673K的可逆反应的速率常数：k(1反应为

02280024.26T Jmol1 FeOsCOFeOCO2； rGm1)。 0KE解：（1）由kk0expaRT E可得： 2.978102k0expa8.3141173

E5.623102k0expa8.3141273  先对上两式取对数，而后在相减，可得：

Ea2.978102lg19.1475.62310211 117312733

-

2.97810219.147lg5.623102Ea1111731273（2）1673K下的k

5.62310278923 lgk19.14778923Jmol1

110.774 12731673lgklg5.6231020.7740.48

所以 k0.331s1

（3）1673K的可逆反应的速率常数：k(1kk0.331

0rGMRTlnK0

1) K0lgK02280024.260.555,K00.278

19.147167319.147111)0.33111.52s 0K0.278所以：k(103.求下列反应的rGm及温度为1273K时反应的平衡常数。

Fe2SiO4s2C石2FesSiO2s2CO

已知：

0158970160.25T Jmol1 FeOsC石FesCO；rGm03620021.09T Jmol1 2FeOsSiO2sFe2SiO2s；rGm解：反应的线形组合关系为：

03620021.09T （1） 2FeOsSiO2sFe2SiO2s；rGm4

-

0158970160.25T （2） FeOsC石FesCO；rGm0Fe2SiO4s2C石2FesSiO2s2CO rGm （3）

通过比较可知：

00012rGm2354140314.59T Jmol1 rGmrGm0RTlnK0可以得到： 由rGMlgK0354140314.591.901

19.147127319.147K0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%，在相同温度下与成分为w(CaO)=%，w(MgO)=%，w(MnO)=%，w(SiO2)=%，w(FeO)=%的熔渣平衡的铁液的氧的质量分数为%。试计算熔渣中FeO的活度。

一、简答题 （共5题，每题4分，共20分）

3. 何为化合物的分解压、开始分解温度及沸腾分解温度？ 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：5

-

G[0i]RTln(i0Mj) 。 (2分)

100Mi5. 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(平）；（2分）

6

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%，与成分为

w(CaO)=%，w(MgO)=%，w(MnO)=%，w(SiO2)=%，w(FeO)=%的熔渣平衡的铁液的氧的质量分数为%。试计算熔渣中FeO的活度与活度系数。

解：FeO[Fe][O] (1分)

[%O]0.211 LO0.211 （2分）

aFeO1 aFeO[%O]0.0520.246 （1分） LO0.211aFeO0.246 （2分） XFeOXFeO FeO nCaO36.40.65 （分） 563.20.08 （分） 4036.60.61 （分） 6020.20.28 （分） 723.60.05 （分） 71 nMgO nSiO2 nFeO nMnO n1.67 （分）

7

XFeO

FeO

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aCr10.85及碳的活度系数fC0.74，试求吹炼温度为2023K时钢液的碳含量w[C]。

已知：反应4[C](Cr3O4)3[Cr]4CO的

4nFeO0.280.168 （1分） n1.670.2461.46 (2分) 0.168G0934706617.22T(Jmol1)。

解：4[C](Cr3O4)3[Cr]4CO

4a3CrPCO K (3分) 4aC lgK3lgaCr4lgPCO4lgaC

G0934706617.222023 lgK8.10 （3分）

RT19.1472023 PCO0.15atm，aCr10.85，fC0.74

3lg10.854lg0.154lgaC8.10 lgaC2.071 （2分）

aC0.00849 （2分） 8

w[C]aC0.008490.011 （2分）fC0.749

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