《金属材料热处理》思考题（成型09级）
第1章绪论
第2章固态相变概论
1. 金属固态相变的主要类型、特点
2. 金属固态相变按（1）相变前后热力学函数、（2）原子迁移情况、（3）相变方式分为哪几类？
3. 金属固态相变主要有哪些变化？
4. 金属固态相变有哪些特点？
5. 固态相变的驱动力和阻力包括什么？加以说明。
6. 固态相变的过程中形核和长大的方式是什么？加以说明。
7. 何谓热处理？热处理的目的是什么？热处理在机械加工过程中作用有那些？热处理与合金相图有何关系？
8. 说明下列符号的物理意义及加热速度和冷却速度对他们的影响？Ａc1、Ａr1、Ａc3、Ａr3、Ａccm、Ａrcm
9. 一些概念：固态相变、热处理、平衡转变、不平衡转变、同素异构转变、多形性转变、共析转变、包析转变、平衡脱溶沉淀、调幅分解、有序化转变、伪共析转变、马氏体转变、贝氏体转变、块状转变、不平衡脱溶沉淀、一级相变、二级相变、扩散型相变、非扩散型相变、半扩散型相变、共格界面、半共格界面、非共格界面、惯习面、位向关系、应变能、界面能、过渡相、均匀形核、非均匀形核、晶界形核、位错形核、空位形核、界面过程、传质过程、协同型方式长大、非协同型方式长大、切变机制、台阶机制
第3章钢的热处理原理与工艺
第1节
1、奥氏体的组织、结构和性能特点。
2、从成分和工艺角度说明如何细化奥氏体晶粒?
3．以碳扩散的观点说明奥氏体的长大机理。
4、共析钢的奥氏体的形成包括哪几个过程？为什么说奥氏体形成是受碳扩散控制的？非共析钢的奥氏体的形成与共析钢的奥氏体的形成有何异同？为什么有剩余渗碳体溶解过程？
5、影响奥氏体转变速度的因素有哪些？如何影响？合金钢的奥氏体转变的有什么特点？
6、影响奥氏体晶粒度的因素有哪些？如何影响？
注意合金元素的影响。
第2节
1．试设计一种采用金相硬度法测定共析钢TTT图的方法。（测定TTT图的原理和方法。）
2.请绘制含碳量为0.77%的钢的过冷奥氏体等温转变图，并回答下列问题：
（1）说明图中各线、区的意义。
（2）该图为何呈C字形？
（3）该钢的过冷奥氏体在高、中、低温发生哪些转变？转变产物及组成是什么?各属何种类型转变？
（4）非共析钢和共析钢的TTT图有什么区别?（5）钢中的碳和合金元素对TTT图有何影响?
3、请绘制含碳量为0.77%的钢的过冷奥氏体连续冷却转变图，并回答下列问题：
（1）说明图中各线、区的意义。
（2）该图为何无贝氏体转变区？
（3）该钢在不同冷却速度下发生哪些转变？转变产物及组成是什么?
（4）非共析钢和共析钢的CCT图有什么区别?
（5）何谓临界淬火冷却速度
第3节
1．珠光体有哪两种基本形态？它们在力学性能上有何差异？
珠光体的强度和塑性随珠光体片层间距降低而增大，为什么？
2．共析钢的片状珠光体形成有哪两个基本过程? 非共析钢和共析钢的珠光体的形成有何异同点?
3. 简述粒状珠光体形成过程。获得粒状珠光体的方法。
4. 退火、正火的定义、目的和分类
5. 完全退火的定义、目的、工艺参数（过共析钢不能采用完全退火？）
6. 等温退火的定义、目的、工艺参数
7. 不完全退火的定义、目的、工艺参数
8. 球化退火的定义、目的、工艺参数、类型
9. 扩散退火（均匀化退火）的定义、目的、工艺参数、类型
10.去应力退火的定义、目的、工艺参数、类型
11.再结晶退火的定义、目的、工艺参数、类型
12.退火和正火的区别、选用退火或正火的方法
第4节
1. 马氏体和马氏体转变的定义。
2. 马氏体有哪两种基本形态？它们在力学性能上有什么差异?为什么?
3. 比较低碳马氏体和高碳马氏体的组织形态、亚结构和力学性能。
4. Ms点有什么物理意义？Ms点为什么很低？马氏体的形成条件什么？
5．马氏体转变有哪些主要特点？
6. 马氏体的力学性能有何特点？为什么（马氏体相变强化机制）?
马氏体的强度和韧性与含碳量及亚结构的有什么关系？
7. 什么叫淬火?淬火的目的和必要条件是什么?如何选择（亚共析钢及过共析钢）淬火加热温度?
8. 残余应力分类、形成原因和变化规律、残余应力分布
9. 淬火工艺参数选择的原则、选择的依据、确定的方法(亚共析碳钢为什么要加热到Ac3以上完全Ａ化后淬火呢？过共析钢的淬火加热温度为什么选择在Ac1～Ac3之间？)。解释45钢加热到750℃淬火，硬度低的原因。
10. 从获得组织及性能方面考虑亚共析钢及过共析钢淬火加热温度应如何选择？
11. 如何选择淬火法
12. 淬透性、淬硬性与淬硬层深度的区别
13. 淬火加热时有哪些缺陷？如何防止？
14. 有退火态的45钢（临界点Ac1=730℃，Ac3=780℃）和T12A钢（临界点Ac =730℃、Accm=820℃）的试样,分别加热到700℃，750℃，850℃保温后淬水，相应得到什么组织?你认为哪个温度适合淬火加热温度？
15. 含碳量为1.2%的碳钢，其原始组织为片状珠光体和网状滲碳体，欲得到回火马氏体和粒状碳化物组织，试制订所需热处理工艺，并注明工艺名称、加热温度、冷却方式以及热处理各阶段所获得的组织。（Ac1 = 730℃, Accm = 830℃）
16. 比较45钢分别加热到700℃、750℃和840℃水冷后硬度值的高低，并说明原因。
第5节
1、淬火钢在回火过程中组织变化如何？
2、淬火钢在回火过程中力学性能发生什么变化？
3、回火类型有哪些? 回火后的组织形态和性能有什么特点?（说明回火的温度范围、回火后的组织和性能有什么特点？）
4、淬火钢在回火过程中碳化物的转变方式有哪几种？试举例说明。
5、何谓第一、第二类回火脆性？它们各有什么特征？如何避免或消除？
6、对碳钢采用何种热处理工艺可获得(a)索氏体；(b)回火索氏体，并说明这两种组织形态、力学性能和热处理工艺上有何差异。
第6节
1 上贝氏体和下贝氏体在组织形态和力学性能上有什么差异？
2．比较上贝氏体和下贝氏体的组织形态。
3. 贝氏体的形成机理。
4. 在实际生产中常采用等温淬火的方法得到下贝氏体组织，而不是上贝氏体组织,为什么?
5. 魏氏组织对钢的力学性能的影响。
6. 比较珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变的形成温度、转变过程、领先相、切变共格性、扩散性、转变的完全性、转变的产物及其形态和组成、产物的硬度。
7. 试就合金元素对钢的铁素体性能影响，碳化物形成倾向，淬透性，回火稳定性，回火脆性，奥氏体晶粒长大倾向等六个方面总结下述元素在钢中所起的作用： Si，Mn, Cr,Mo, V, Ti, Ni
第7节
1、以气体渗碳为例说明化学热处理原理.
2、表面淬火的定义、目的和特点。表面淬火与化学热处理的区别
3、渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼的定义、渗层组织、性能特点
4.将Ф5mm的T8钢加热至760℃并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，托氏体，上贝氏体，下贝氏体，托氏体+马氏体，马氏体+少量残余奥氏体。请画出C曲线并在其上描绘出工艺曲线示意图。
5. 指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的显微组织：⑴20钢齿轮；⑵45钢小轴；⑶T12钢锉刀。
6. 生产中常用增加钢中珠光体量的方法来提高来亚共析钢的强度，问用何种热处理工艺？为什么？
7. 某一用45 钢制的零件，其加工路线：备料→锻造→正火→粗机械加工→调质→精机械加工→高频感应加热淬火+低温回火→磨削。请说明各热处理工序的目的及热处理后的组织。
9．选择下列零件的热处理方法并编写简明的工艺路线（选用锻造毛坯，且钢材具有足够的淬透性）：
⑴某机床变速箱齿轮（模数m=4）要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用45钢；
⑵某机床主轴，要求有良好的综合力学性能，轴颈部分要求耐磨（50～55HRC），材料选用45钢；
⑶镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合力学性能，材料选用38CrMoAlA。
⑷ M12丝锥，要求刃部硬度为60～62HRC，柄部硬度为30～40HRC，材料选用T12A。
9. 说明经下列热处理后的组织和性能（综合应用，结合现在学的部分）
38CrMoAlA 钢制零件：（1）渗氮，（2）调质处理后渗氮
40Cr 钢：（1）调质处理，（2）调质处理后软氮化（3）调质处理后高频淬火
35CrMo、42CrMo钢制零件：（1）调质处理，（2）调质处理后软氮化、（3）调质处理后高频淬火
9SiCr、CrWMn、GCr15钢：（1）球化退火、（2）等温淬火、（3）完全退火
20钢920℃渗碳后表层碳浓度为1.2%，（1）炉冷、（2）空冷、（3）淬火、（4）淬火+低温回火
20Cr钢制零件（直径为ф20mm）930℃渗碳后表层碳浓度为1.0%，分别（1）炉冷、（2）预冷淬火+低温回火
20Cr、18CrMnTi、20CrMnTi、30CrMnTi钢制零件（直径为ф20mm）碳氮共渗后（1）空冷、（2）淬火并低温回火
45钢（1）盐浴渗硼、（2）不完全退火
65 Mn、60Si2Mn淬火后中温回火
W18Cr4V、Cr12MoV、4Cr13奥氏体化后空冷
10.第五部分比较概念
奥氏体起始晶粒度、本质晶粒度和实际晶粒度
片状珠光体和粒状珠光体
珠光体、屈氏体和索氏体
板条马氏体和片状马氏体
相变强化、固溶强化和时效强化
奥氏体、过冷奥氏体和残余奥氏体
下贝氏体、高碳回火马氏体和高碳马氏体
上贝氏体和下贝氏体
索氏体和回火索氏体
屈氏体、回火屈氏体
粒状珠光体、回火索氏体
回火抗力、二次淬火和二次硬化
原位析出和离位析出
第一类回火脆性和第二类回火脆性
TTT图和CCT图（过冷奥氏体等温转变图和过冷奥氏体连续冷却转变图）
先共析铁素体、无碳化物贝氏体和魏氏体铁素体组织
淬透性、淬硬性和淬透层深度
热应力、组织应力和残余应力
等温冷却转变、等温退火和等温淬火
表面淬火和化学热处理
调质处理与变质处理
球化退火与完全退火
完全退火与不完全退火
正火与完全退火
过热与过烧
第6章钢的合金化及其热处理
1、钢材的分类方法，钢材编号原则和方法
2、合金元素在钢中的存在形式、作用
3、合金元素在钢中的作用.（1）合金元素与铁和碳的相互作用；（2）合金元素对Fe－Fe3C相图的影响；（3）合金元素对钢加热转变的影响；（4）合金元素对钢过冷A冷却转变的影响；（5）合金元素对钢回火转变的影响
4、根据所学知识谈谈金属材料如何获得细小的晶粒？
5、说明铬、钼元素在下列钢中的作用：(1) 35CrMo (2) 38CrMoAlA (3) W6Mo5Cr4V2 (4) 12Cr1MoV
(5) 5CrMnMo
6、常用的钢种: 上课时列举的钢号
7、构件用钢的工作特点、性能要求和设计选择原则
8、普通低合金高强度钢的合金化原则
9、调质钢的性能要求、成分和合金化（合金化原则）特点、常用牌号和热处理特点.
10、弹簧钢钢的性能要求、成分和合金化（合金化原则）特点、常用牌号和热处理特点.
11、滚动轴承钢的性能要求、成分和合金化（合金化原则）特点、常用牌号和热处理特点.
12、渗碳钢的的性能要求、成分和合金化（合金化原则）特点、常用牌号和热处理特点.
13．某厂生产的汽车变速齿轮采用20CrMnT i制造，其整个生产工艺路线如下：锻造→正火→加工齿形→局
部镀铜→渗碳→预冷淬火→→低温回火→喷丸→磨齿，问：(1)．该工艺路线中采用了几种热处理工艺？(2)．每
种热处理工艺的目的是什么？
14．以CA—10B载重汽车变速箱中间轴的三档齿轮为例（齿轮材料为20CrMnTi）说明渗碳钢加工工艺。其加
工工艺流程为：下料→锻造→正火（退火）→机械加工齿形→渗碳（930?℃）→预冷淬火（830℃）→低温回火（200 ℃）→磨削精加工→装配。请分析工艺路线，回答下列问题：（1）正火（或退火）的工艺类型、目的、
组织及性能。（2）渗碳的目的，预冷淬火后的组织。（3）低温回火的目的、回火后的组织和性能。
15．有一塑料模具型腔较为复杂,要求有一定的强度和耐磨性,采用20CrMnT i 钢制造,其工艺路线如下: 下料―→锻造―→热处理1`―→粗加工―→高温回火―→加工成形―→热处理2―→抛光―→镀铬―→成品。请分
析工艺路线,回答下列问题：（1）热处理1的工艺类型、目的、组织及性能。（2）热处理2的工艺类型、工艺
规程及处理后的组织和性能特点。（3）高温回火的目的
16．调质钢零件的热处理例如某型号车床主轴为多阶梯中小尺寸轴，工作时承受交变弯曲和扭转应力，有时
有冲击作用，花键等部分常有磕碰或相对滑动，其属于中速中载有滚动轴承的工作轴，可选45钢或40Cr 钢。
其加工工艺路线为：下料-- 锻造--预备热处理--粗加工--调质--铣键槽--局部感应淬火--磨削精加工-- 装配。
（1）预备热处理的目的、工艺类型及处理后的组织。（2）调质处理的工艺、调质处理后的组织和性能。（3）表面淬火的目的、组织和性能特点。
17、曲轴（45、42CrMo）加工工艺路线为：下料—模锻--预备热处理--粗加工--调质--铣键槽--局部感应淬火--磨削精加工-- 装配。（1）预备热处理的目的、工艺类型及处理后的组织。（2）调质处理的工艺、调质处理后的组织和性能。（3）局部感应淬火的目的、组织和性能特点。
18、接柄钻头（45钢—W18Cr4V钢）加工工艺路线为：下料―→闪光焊―→退火―→精加工―→刃部淬火―→刃部回火―→尾部淬火―→精磨刃部―→发黑―→成品。
19．某一机床齿轮选择的材质为45钢,其加工工艺路线如下:下料―→锻造―→正火―→粗加工―→调质处理―→半精加工―→表面淬火―→低温回火―→精磨―→成品。请分析该工艺路线?回答下列问题：（1）正火的目的、工艺及正火后的组织。（2）调质处理的工艺及处理后的组织和性能特点。（3）表面淬火的目的、组织和性能特点。低温回火的目的、工艺及组织。
20、热成形弹簧工艺路线为:扁钢剪断→加热至奥氏体区、压弯热卷成型后淬火+中温回火→喷丸→装配。
21、以常用的GCr15钢为例，其加工工艺过程为：锻造→正火1→球化退火2→机械粗加工→淬火3+冷处理4→低温回火5→磨削→去应力回火6。（1）正火1的目的、工艺及正火后的组织、硬度。（2）球化退火2的目的、大致工艺及退火后的组织、硬度。（3）淬火3的目的、工艺及淬火组织。（4）冷处理4的目的。（5）回火5的目的、工艺及回火组织。（6）去应力回火6的目的和工艺。
22、工模具钢的的性能要求、成分和合金化（合金化原则）特点、常用牌号和热处理特点。
23、低合金工具钢的性能要求、成分和合金化（合金化原则）特点、常用牌号和热处理特点。
24、冷变形模具钢的性能要求、成分和合金化（合金化原则）特点、常用牌号和热处理特点。
25、热变形模具钢的性能要求、成分和合金化（合金化原则）特点、常用牌号和热处理特点。
26、分析高速钢的合金化原则及热处理特点.
27、工具钢的加工工艺过程：坯料——锻造——预备热处理——机械加工——最终热处理——精加工及表面处理——装配。
28、用GCr15制量规，其工艺路线为：锻造--球化退火--机加工--粗磨--淬火+低温回火--精磨--时效--涂油保存
29、用某种W18Cr4V钢制作刀具，其工艺路线:下料—→锻造—→退火―→机械粗加工―→机械精加工―→淬火―→回火―→刃磨―→成品,试分析:（1）钢中W、Cr、V的作用是什么?（2）对钢进行锻造的目的是什么?（3）说明退火工艺类型、目的、大致工艺及退火组织。（4）淬火的目的是什么?工艺有什么特点?淬火组织是什么?（5）回火的目的是什么?工艺有什么特点? 回火组织是什么?
30、分析W6Mo5Cr4V2钢的:（1）、合金化原理。（2）淬火工艺的特点，淬火后的组织，为什么?（3）回火工艺的特点，回火后的组织。为什么?
31. 用Cr12MoV钢制作冷冲模,其工艺路线:下料—→退火―→粗加工―→精加工―→淬火―→回火―→线切割成型―→成品,试分析:（1）退火工艺类型、目的、大致工艺及退火组织。（2）淬火的目的、工艺及淬火组织。（3）回火的目的、工艺及回火组织。
32、塑料模具一般较复杂，制造成本高，而原材料费用只占模具成本的极小部分，因此一般优先选用工艺性能好，性能稳定的钢种。塑料模具用钢可分以下几类：(1) 适于冷挤压成形的塑料模用钢有工业纯铁和低碳钢，如10，15，20，20Cr钢。其加工工艺路线：锻造--正火--粗加工成型--渗碳--淬火--回火--抛光--镀铬--抛光--装配。
(2) 中小尺寸且不很复杂的塑料模具，可选用T7A、T10A、9Mn2V、CrWMn、Cr2钢等。对于大尺寸且形状复杂的塑料模具可采用4Cr5MoSiV钢；在要求高耐磨性时也可采用Cr12MoV钢。其加工工艺路线：锻造--球化退火--粗加工--调质或高温回火--精加工--淬火--回火--钳工抛光--镀铬--抛光--装配。
例如：有一塑料模具型腔较为复杂,要求有一定的强度和耐磨性，采用20CrMnTi 钢制造,其工艺路线如下:下料―→锻造―→热处理1`―→粗加工―→高温回火―→加工成形―→热处理2―→抛光―→镀铬―→成品-- 装配。请分析工艺路线，回答下列问题：（1）热处理1的工艺类型、目的、组织及性能。（2）热处理2的工艺类型、工艺规程及处理后的组织和性能特点。（3）高温回火的目的
33、高锰耐磨钢的合金化原则及热处理特点.
34、不锈钢的合金化原则及热处理特点.
35、耐热钢的合金化原则及热处理特点.
36、如何提高耐热钢的热稳定性和热强性?
37、如何提高耐热钢的抗氧化性？
38.下列构件和零件要求材料有哪些主要性能?选用何种材料(举出牌号)? 应选择何种热处理?
截面积小的汽车板簧
轴承用钢球
高速切削的车刀
铝型材热挤压模具
外科手术刀
重要调质件,如螺栓齿轮等外径小于250㎜的轴承套模高大于400㎜的大型锤锻模
截面积较小的汽车板簧
汽轮机动叶片
手工锯条、木工工具
汽车拖拉机曲轴
气轮机叶片
机床床身
坦克履带板
齿轮
硝酸容器
锅炉
大桥
铁道道岔
39、指出下列符号的含义，包括：钢的种类，碳及合金元素的含量及其作用，热处理特点，主要用途(指出下列钢号的类别及应用，成分，常用的热处理方法、各类钢的使用状态及使用状态下的显微组织和用途。)
Q215-A·F Q255-B
15
45
65
10
T12A 16Mn
40Cr
20Cr
35CrMo
20CrMnTi
GCr15
GCr15SiMn
W18Cr4V
60Si2Mn
12CrMo
Cr12MoV
3Cr2W8V
65 Mn
4Cr13
Cr17
T8
Y40Mn
20CrNiMo
5CrNiMo
5CrMnMo
1Cr18Ni9Ti
CrWMn
40CrNiMo
9SiCr
ZGMn13
ZG230—450
第8章有色合金
1、概念：变形铝合金，铸造铝合金，防锈铝合金，硬铝，锻铝，变质处理，黄铜，青铜，白铜，季裂，粉末冶金，硬质合金，铝硅明
2、纯铝的特性和用途。
3、铝合金和钢铁材料在强化方式上有什么不同？为什么？
4、铝合金的固溶处理，时效处理（包括自然时效、人工时效）对材料组织性能有什么影响？铝合金零件的加工和应用中如何利用或避免这种影响？
5、简要说明铝硅明的性能特点及用途。
6、一飞机制造商收到一批已经时效硬化的铝合金铆钉，试问还能挽救吗？说明原因。
7、解释含92%Cu，8%Ni合金为什么能（或不能）时效硬化？
8、为什么大多数的铝，镁，铜合金的强化方式基本相同。
9、纯铜有哪些特性和用途？如何强化？
9、锡青铜常用于铸造精密的工艺品，而很少用于铸造精密零件。试说明其原因。
10、铍青铜可以有很高的强度指标（高弹性极限、强度极限和疲劳极限），可以与高强钢相比，而其供应态一般较软且易于加工。说明其原因。
11、选择合适的铜合金制造下列零件：（1）船用螺旋桨；（2）弹壳；（3）发动机轴承；（4）高级精密弹簧；（5）冷凝器；（6）钟表齿轮
12、镁合金及锌合金用作铸造合金比用作锻造合金更广泛。提出合理的原因。
13、钛合金的强化方式与钢，铝合金的有什么异同点？
14、列举铝及铝合金在航空航天、交通和建筑等领域的10个应用实例。
15．为什么铸造铝合金的化学组成一般比较复杂？
16．说明下列材料的类别、成分、特性和用途：
ZL102 LF21 ZL201 L Y12 LC4
LD7
H70
B30
ZHSi80-3
ZQSn5-5-5
QBe2
ZQAl9-2
ZChSnSb11-9
ZChPbSn16-16-1
TC4
TA2
MB1
ZM6
化工原理实验思考题 实验一：柏努利方程实验 1． 关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对 流向），观测并记录各测压管中的液柱高度H 并回答以下问题： （1） 各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化？这一现象说明了什 么？这一高度的物理意义是什么？ 答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u =0时动压头02 2 ==u H 动 ，流体没有运动就不存在阻力，即Σh f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e =0，此时该式反映流体静止状态 见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。 （2） A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度？为什么？ 答：A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。 2． 当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观 察其的液位高度H / 并回答以下问题： （1） 各H / 值的物理意义是什么？ 答：当测压管小孔转到正对流向时H / 值指该测压点的冲压头H / 冲；当测压管小孔转到垂直流向时H / 值指该测压点的静压头H / 静；两者之间的差值为动压头H / 动=H / 冲-H / 静。 （2） 对同一测压点比较H 与H / 各值之差，并分析其原因。
答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H / 值均大于下游相邻测压点H / 值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。 （3） 为什么离水槽越远H 与H / 差值越大？ （4） 答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大，就直管阻力公式可 以看出2 2 u d l H f ? ?=λ与管长l 呈正比。 3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度 H 2222d c u u = 22 ab u ρcd p ρab p 2 2 u d l H f ??=λ计算流量计阀门半开和 全开A 点以及C 点所处截面流速大小。 答：注：A 点处的管径d=(m) ;C 点处的管径d=(m) A 点半开时的流速： 135.00145 .036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 半 （m/s ） A 点全开时的流速： 269.00145.036004 16.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 全 （m/s ） C 点半开时的流速： 1965.0012 .036004 08.0360042 2=???=???=ππd Vs u c 半 （m/s ） C 点全开时的流速： 393.0012.036004 16.0360042 2=???=???= ππd Vs u c 全 （m/s ） 实验二：雷诺实验 1. 根据雷诺实验测定的读数和观察流态现象，列举层流和湍流临界雷诺准数的计算过程，并提供数据完整的原始数据表。 答：根据观察流态，层流临界状态时流量为90（ l/h ）
第十二章 【12.5】 如果要用电解的方法从含1.00×10-2mol/L Ag +,2.00mol/L Cu 2+的溶液中，使Ag+完全析出(浓度达到10-6mol/L)而与Cu 2+完全分离。铂阴极的电位应控制在什么数值上？（VS.SCE,不考虑超电位） 【解】先算Cu 的 起始析出电位： Ag 的 起始析出电位： ∵ Ag 的析出电位比Cu 的析出电位正 ∴ Ag 应当先析出 当 时，可视为全部析出 铂阴极的电位应控制在0.203V 上,才能够完全把Cu2+ 和Ag+分离 【12.6】 （5）若电解液体积为100mL ，电流维持在0.500A 。问需要电解多长时间铅离子浓度才减小到 0.01mol/L ？ 【解】（1）阳极: 4OH - ﹣4e - →2H 2O+O 2 Ea θ =1.23V 阴极：Pb 2+＋2e - → Pb Ec θ =﹣ 0.126V ()220.059,lg 0.3462 Cu Cu Cu Cu v ??Θ++ ??=+ =??(,)0.059lg[]0.681Ag Ag Ag Ag v ??Θ++=+=6[]10/Ag mol l +-=3 3 -63 SCE =0.799+0.059lg10=0.445v 0.445v-0.242v=0.203v ????'=-=
Ea=1.23+(0.0592/4)×4×lg10﹣5=0.934V Ec=﹣0.126+（0.0592/2）×lg0.2=﹣0.147V E=Ec﹣Ea=﹣1.081V （2）IR=0.5×0.8=0.4V （3）U=Ea＋ηa﹣（Ec＋ηc）＋iR=2.25V （4）阴极电位变为：﹣0.1852 同理：U=0.934+0.1852+0.77+0.4=2.29V （5）t=Q/I=nzF/I=（0.200-0.01）×0.1×2×96487/0.500=7.33×103S 【12.7】 【12.8】用库仑滴定法测定某有机一元酸的摩尔质量，溶解 0.0231g纯净试样于乙醇与水的混合溶剂中, 以电解产生的 OH-进行滴定，用酚酞作指示剂，通过0.0427A 的恒定电流，经6min42s到达终点，试计算此有机酸的摩尔质量。【解】 m=（M/Fn）×it t=402s；i=0.0427；m=0.0231g；F=96485；n=1 解得 M = 129.8g/mol
1. 仪器分析法的主要特点是（D ） A. 分析速度快但重现性低，样品用量少但选择性不高 B. 灵敏度高但重现性低，选择性高但样品用量大 C. 分析速度快，灵敏度高，重现性好，样品用量少，准确度高 D. 分析速度快，灵敏度高，重现性好，样品用量少，选择性高 2. 仪器分析法的主要不足是（B ） A. 样品用量大 B. 相对误差大 C. 选择性差 D.重现性低 3. 下列方法不属于光分析法的是( D ) A. 原子吸收分析法 B. 原子发射分析法 C. 核磁共振分析法 D. 质谱分析法 4. 不属于电分析法的是( D ) A. 伏安分析法 B. 电位分析法 C. 永停滴定法 D. 毛细管电泳分析法 5. Ag-AgCl参比电极的电极电位取决于电极内部溶液中的( B )。 A. Ag+活度 B. C1－活度 C. AgCl活度 D.Ag+和C1－活度之和 6. 玻璃电极使用前，需要( C )。 A. 在酸性溶液中浸泡1 h B. 在碱性溶液中浸泡1 h C. 在水溶液中浸泡24 h D. 测量的pH不同，浸泡溶液不同 7. 根据氟离子选择电极的膜电位和内参比电极来分析，其电极的内充液中一定含有( A )。 A. 一定浓度的F－和Cl－ B. 一定浓度的H+ C. 一定浓度的F－和H+ D. 一定浓度的Cl－和H+ 8. 测量pH时，需要用标准pH溶液定位，这是为了( D )。 A. 避免产生酸差 B. 避免产生碱差 C. 消除温度的影响 D. 消除不对称电位和液接电位的影响 9. 玻璃电极不包括( C )。 A. Ag-AgCl内参比电极 B. 一定浓度的HCl溶液 C. 饱和KCl溶液 D. 玻璃膜 10. 测量溶液pH通常所使用的两支电极为( A )。 A. 玻璃电极和饱和甘汞电极 B. 玻璃电极和Ag-AgCl电极 C. 玻璃电极和标准甘汞电极 D. 饱和甘汞电极和Ag-AgCl电极 11. 液接电位的产生是由于( B )。 A. 两种溶液接触前带有电荷 B. 两种溶液中离子扩散速度不同所产生的 C. 电极电位对溶液作用的结果 D. 溶液表面张力不同所致 12. 离子选择性电极多用于测定低价离子，这是由于( A )。 A. 高价离子测定带来的测定误差较大 B. 低价离子选择性电极容易制造 C. 目前不能生产高价离子选择性电极 D. 低价离子选择性电极的选择性好 13. 电位滴定中，通常采用( C )方法来确定滴定终点体积。 A. 标准曲线法 B. 指示剂法 C. 二阶微商法 D. 标准加入法 14. 离子选择电极的电极选择性系数可以用来估计( B )。 A. 电极的检测极限 B. 共存离子的干扰 C. 二者均有 D. 电极的响应时间 15. 用电位滴定法测定水样中的C1－浓度时，可以选用的指示电极为( C )。 A. Pt电极 B. Au电极 C. Ag电极 D. Zn电极 16. 用pH玻璃电极测定pH为13的试液，pH的测定值与实际值的关系为( B )。 A. 测定值大于实际值 B. 测定值小于实际值 C. 二者相等 D. 不确定 17. 用pH玻璃电极测定pH为0.5的试液，pH的测定值与实际值的关系为( A )。 A. 测定值大于实际值 B. 测定值小于实际值 C. 二者相等 D. 不确定 18. 用pH玻璃电极为指示电极，以0.2000 mol/L NaOH溶液滴定0.02000 m/learning/CourseImports/yycj/cr325/Data/FONT>苯甲酸溶液。从滴定曲线上求得终点时pH = 8.22，二分之一终点时溶液的pH = 4.18，则苯甲酸的Ka为( B )。 A. 6.0×10－9 B. 6.6××10－5 C. 6.6××10－9 D. 数据少无法确定 19. 当金属插人其金属盐溶液时，金属表面和溶液界面间会形成双电层，所以产生了电位差。此电位差为( B )。 A. 液接电位 B. 电极电位 C. 电动势 D. 膜电位 20. 测定溶液pH时，用标准缓冲溶液进行校正的主要目的是消除（ C ）。 A．不对称电位B．液接电位 C．不对称电位和液接电位D．温度 21. 用离子选择性电极标准加入法进行定量分析时，对加入标准溶液的要求为（ A ）。
第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力
《仪器分析》思考题 第一章绪论 1.经典分析方法和仪器分析方法有何不同? 经典分析方法：是利用化学反应及其计量关系，由某已知量求待测物量, 一般用于常量分析，为化学分析法。 仪器分析方法：是利用精密仪器测量物质的某些物理或物理化学性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法，用于微量或痕量分析，又称为物理或物理化学分析法。 化学分析法是仪器分析方法的基础，仪器分析方法离不开必要的化学分析步骤，二者相辅相成。 2.灵敏度和检测限有何联系? 灵敏度（sensitivity ，用S表示）是指改变单位待测物质的浓度或质量时引起该方法 检测器响应信号（吸光度、电极电位或峰面积等）的变化程度. 检出限（detection limit ，用□表示），又称为检测下限，是指能以适当的置信概率 检出待测物质的最低浓度或最小质量。检出限既与检测器对待测物质的响应信号有关，又与空白值的波动程度有关。 检测限与灵敏度从不同侧面衡量了分析方法的检测能力，但它们并无直接的联系, 灵敏度不考虑噪声的影响，而检出限与信噪比有关，有着明确的统计意义。似乎灵 敏度越高，检出限就越低，但往往并非如此，因为灵敏度越高，噪声就越大，而检出限决定于信噪比。 3.简述三种定量分析方法的特点和适用范围。 一、工作曲线法（标准曲线法、外标法） 特点：直观、准确、可部分扣除偶然误差。需要标准对照和扣空白试用范围：试样的浓度或含量范围应在工作曲线的线性范围内，绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一致。 二、标准加入法（添加法、增量法） 特点：由于测定中非待测组分组成变化不大，可消除基体效应带来的影
响 试用范围：适用于待测组分浓度不为零，仪器输出信号与待测组分浓度符合线性关系的情况 三、内标法 特点：可扣除样品处理过程中的误差 试用范围：内标物与待测组分的物理及化学性质相近、浓度相近，在相同检测条件下，响应相近，内标物既不干扰待测组分，又不被其他杂质干扰 第二章光谱分析法导论 1.常用的光谱分析法有哪些? 分子光谱法：紫外-可见分光光度法红外光谱法分子荧光光谱法 分子磷光光谱法 原子光谱法：原子吸收光谱法原子发射光谱法原子荧光光谱法 射线荧光光谱法 2.简述狭缝的选择原则 狭缝越大，光强度越大，信噪比越好，读数越稳定, 但如果邻近有干扰线通过时会 降低灵敏度，标准曲线弯曲。 狭缝越小，光强度越弱，信噪比越差，读数不稳定, 但光的单色性好，测试的灵敏 度较高。 狭缝的选择原则：有保证只有分析线通过的前提下, 尽可能选择较宽的狭缝以保证 较好的信噪比和读数稳定性。 第三章紫外一可见分光光度法 1.极性溶剂为什么会使n n*跃迁的吸收峰长移，却使n n*跃迁的吸收峰短移?
第一章总论（一） 1. 什么是分析化学发展的“三次变革、四个阶段？” 分析化学发展的四个阶段为：（1）经验分析化学阶段：分析化学在19世纪末以前,并没有建立起自己系统的理论基础，分析方法的发展、分析任务的完成主要凭借的是经验。（2）经典分析化学阶段：研究的是物质的化学组成,所用的定性和定量方法主要是以溶液化学反应为基础的方法,即所谓化学分析法。与经典分析化学密切相关的概念是定性分析系统、重量法、容量法（酸碱滴定、络合滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定），比色法，溶液反应，四大平衡，化学热力学。这是经典分析化学阶段的主要特征。（3）现代分析化学阶段：以仪器分析为主，与现代分析化学密切相关的概念是化学计量学、传感器过程控制、自动化分析、专家系统、生物技术和生物过程以及分析化学微型化带来的微电子学,集微光学和微工程学等。（4）分析科学阶段：以一切可能的方法和技术(化学的、物理学的、生物医学的、数学的等等),利用一切可以利用的物质属性,对一切需要加以表征、鉴别或测定的化学组份(包括无机和有机组份)。 分析化学发展的三次变革为：（1）19世纪末20世纪初溶液化学的发展,特别是四大平衡(沉淀-溶解平衡; 酸-碱平衡;氧化-还原平衡;络合反应平衡)理论的建立,为以溶液化学反应为基础的经典分析化学奠定了理论基础,使分析化学实现了从“手艺”到“科学”的飞跃,这是分析化学的第一次大变革。（2）第二次世界大战前后,由于许多新技术(如Ｘ射线、原子光谱、极谱、红外光谱、放射性等)的广泛应用,使分析化学家拥有了一系列以测量物理或物理化学性质为基础的仪器分析方法,分析质量得以大大提高,分析速度也大大加快。（3）进入20世纪70年代,随着科学技术的突飞猛进和人们生活质量的迅速改善，客观上对分析化学提出了许多空前的要求，同时又为解决这些新问题提供了许多空前的可能性。分析化学逐渐突破原有的框框,开始介入形态、能态、结构及其时空分布等的测量。 2. 仪器分析与化学分析的主要区别是什么? 分析化学是研究物质的组成、状态和结构的科学，它包括化学分析和仪器分析两大部分。二者的区别主要有： 一、分析的方法不同：化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类 分析方法。测定时需使用化学试剂、天平和一些玻璃器皿。 仪器分析（近代分析法或物理分析法）：是基于与物质的物理或物理化学性质而建立起来的分析方法。 这类方法通常是测量光、电、磁、声、热等物理量而得到分析结果，而测量这些物理量，一般要使用比较复杂或特殊的仪器设备，故称为“仪器分析”。仪器分析除了可用于定性和定量分析外，还可用于结构、价态、状态分析，微区和薄层分析，微量及超痕量分析等，是分析化学发展的方向。 二、仪器分析（与化学分析比较）的特点：1. 灵敏度高，检出限量可降低。如样品用量由化学分析的 mL、mg级降低到仪器分析的g、L级，甚至更低。适合于微量、痕量和超痕量成分的测定。2. 选择性好。 很多的仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件，使共存的组分测定时，相互间不产生干扰。3. 操作简便，分析速度快，容易实现自动化。 仪器分析的特点（与化学分析比较）4. 相对误差较大。化学分析一般可用于常量和高含量成分分析，准确度较高，误差小于千分之几。多数仪器分析相对误差较大，一般为5%，不适用于常量和高含量成分分析。5. 仪器分析需要价格比较昂贵的专用仪器。 三、仪器分析与分析化学的关系：二者之间并不是孤立的，区别也不是绝对的严格的。a. 仪器分析方 法是在化学分析的基础上发展起来的。许多仪器分析方法中的式样处理涉及到化学分析方法（试样的处理、
第二章 流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用？ 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？ 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？ 1、流量q v : 单位时间内泵所输送到液体体积，m 3/s, m 3/min, m 3/h.。 2、扬程H ：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N ，m 3、功率与效率： 轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e ：gH q v ρ=e P 效率η：p P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 η与q v 先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？ 答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2间列伯努利方程得： f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ 3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵内液体的能量损失增大，导致泵的流量、扬程减小，效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变化。 2-6 在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化？
第二章电化学分析法 1．电极电位是否是电极表面与电解质溶液之间的电位差？单个电极的电位能否测量？ 答：电极电位是电极表面与电解质溶液之间的电位差. 就目前为止,单个电极的电位不能测量. 2. 用离子选择性电极测定离子活度时，若使用标准加入法，试用一种最简单方法求出电极响应的实际斜率。 答：标准加入法 3. 根据1976年国际纯粹与应用化学联合会（UPAC）推荐，离子选择性电极可分为几类？请举例说明。 答：三类:晶体膜电极；.非晶体膜电极；敏化电极； 4. 电极电位和电池电动势有何不同？ 答：电池电动势等于阴极电极电位减去阳极电极电位 5.简述一般玻璃电极的构造和作用原理。 答：玻璃电极下端是由特殊成分的玻璃吹制而成的球状薄膜，膜的厚度为30~100 μm。玻璃管内装有pH值为一定的内参比溶液，通常为0.1 mol/LHCl溶液，其中插入Ag-AgCl 电极作为内参比电极。敏感的玻璃膜是电极对H+，Na+，K+等产生电位响应的关键。它的化学组成对电极的性质有很大的影响。石英是纯SiO2结构，它没有可供离子交换的电荷点，所以没有响应离子的功能。当加入Na2O后就成了玻璃。它使部分硅－氧键断裂，生成固定的带负电荷的硅－氧骨架，正离子Na+就可能在骨架的网络中活动。电荷的传导也由Na+来担任。当玻璃电极与水溶液接触时，原来骨架中的Na+与水中H+发生交换反应，形成水化层。即 -+ + + + + - Na G H = G +Na H 上式中，G代表玻璃骨架。由图可知，在水中浸泡后的玻璃膜由三部分组成，即两个水化层和一个干玻璃层。在水化层中，由于硅氧结构与H+的键合强度远远大于它与钠离子的强度，在酸性和中性溶液中，水化层表面钠离子点位基本上全被氢离子所占有。在水化层中
第2章气相色谱分析 一．选择题 1.在气相色谱分析中, 用于定性分析的参数是( A ) A 保留值 B 峰面积 C 分离度 D 半峰宽 2. 在气相色谱分析中, 用于定量分析的参数是( D ) A 保留时间 B 保留体积 C 半峰宽 D 峰面积 3. 使用热导池检测器时, 应选用下列哪种气体作载气, 其效果最好？( A ) A H2 B He C Ar D N2 4. 热导池检测器是一种( A ) A 浓度型检测器 B 质量型检测器 C 只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器 D 只对含硫、磷化合物有响应的检测器 5. 使用氢火焰离子化检测器, 选用下列哪种气体作载气最合适？( D ) A H2 B He C Ar D N2 6、色谱法分离混合物的可能性决定于试样混合物在固定相中（ D ）的差别。 A. 沸点差， B. 温度差， C. 吸光度， D. 分配系数。 7、选择固定液时，一般根据（ C ）原则。 A. 沸点高低， B. 熔点高低， C. 相似相溶， D. 化学稳定性。 8、相对保留值是指某组分2与某组分1的（A ）。 A. 调整保留值之比， B. 死时间之比， C. 保留时间之比， D. 保留体积之比。 9、气相色谱定量分析时（ B ）要求进样量特别准确。 A.内标法； B.外标法； C.面积归一法。 10、理论塔板数反映了（ D ）。 A.分离度； B. 分配系数；C．保留值；D．柱的效能。 11、下列气相色谱仪的检测器中，属于质量型检测器的是（ B ） A．热导池和氢焰离子化检测器； B．火焰光度和氢焰离子化检测器； C．热导池和电子捕获检测器；D．火焰光度和电子捕获检测器。 12、在气-液色谱中，为了改变色谱柱的选择性，主要可进行如下哪种（些）操作？（D ） A. 改变固定相的种类 B. 改变载气的种类和流速 C. 改变色谱柱的柱温 D. （A）、（B）和（C） 13、进行色谱分析时，进样时间过长会导致半峰宽（ B ）。 A. 没有变化， B. 变宽， C. 变窄， D. 不成线性 14、在气液色谱中，色谱柱的使用上限温度取决于（ D ） A.样品中沸点最高组分的沸点， B.样品中各组分沸点的平均值。 C.固定液的沸点。 D.固定液的最高使用温度 15、分配系数与下列哪些因素有关（ D ） A.与温度有关； B.与柱压有关； C.与气、液相体积有关； D.与组分、固定液的热力学性质有关。
1 第三章化学动力学基础课后习题参考答案 2解：（1）设速率方程为 代入数据后得： 2.8×10-5=k ×(0.002)a (0.001)b ① 1.1×10-4=k ×(0.004)a (0.001)b ② 5.6×10-5=k ×(0.002)a (0.002)b ③ 由②÷①得: 2a =4 a=2 由③÷①得: 2b =2 b=1 （2）k=7.0×103(mol/L)-2·s -1 速率方程为 （3）r=7×103×(0.0030)2×0.0015=9.45×10-5(mol ·L -1·s -1) 3解：设速率方程为 代入数据后得： 7.5×10-7=k ×(1.00×10-4)a (1.00×10-4)b ① 3.0×10-6=k ×(2.00×10-4)a (2.00×10-4)b ② 6.0×10-6=k ×(2.00×10-4)a (4.00×10-4)b ③ 由③÷②得 2=2b b=1 ②÷①得 22=2a ×21 a=1 k=75(mol -1·L ·s -1) r=75×5.00×10-5×2.00×10-5=7.5×10-8(mol ·L -1·s -1) 5解：由 得 ∴△Ea=113.78（kJ/mol ） 由RT E a e k k -=0得：9592314.81078.11301046.5498.03?=?==??e ke k RT E a 9解：由阿累尼乌斯公式：RT E k k a 101ln ln -=和RT E k k a 202ln ln -=相比得： ∴ 即加催化剂后，反应速率提高了3.4×1017倍 因△r H θm =Ea(正) -Ea(逆) Ea(逆)=Ea(正)-△r H θm =140+164.1=304.1(kJ/mol) 10解：由)11(ln 2 112T T R Ea k k -=得： )16001(314.8102621010.61000.1ln 2 384T -?=??-- T 2=698（K ） 由反应速率系数k 的单位s-1可推出，反应的总级数为1，则其速率方程为 r=kc(C 4H 8) 对于一级反应,在600K 下的)(1014.110 10.6693.0693.0781s k t ?=?== - ) ()(2O c NO kc r b a =)()(107223O c NO c r ?=) ()(355I CH c N H C kc r b a =)11(ln 2112T T R E k k a -=)627 15921(314.8498.081.1ln -=a E ) /(75.41046.5656314.81078.113903s mol L e e k k RT E a ?=??==??--36.40298314.810)140240(ln 32112=??-=-=RT E E k k a a 1712104.3ln ?=k k
1.就是否能用普通电位计或伏特计测量参比电极与pH玻璃电极所组成电池的电动势？简述原因。 答:不能。因为玻璃电极的内阻(50MΩ～500MΩ)很高,若采用普通电位计或伏特计测量其电位,会引起较大的测量误差。用普通电位计或伏特计测量玻璃电极所组成电池的电动势时,若检流计的灵敏度为10－9A(测量中有10－9A电流通过),玻璃电极的内阻108Ω,当这微小电流流经电极时,由于电压降所引起的电动势测量误差可 达:△E=IV=10－9×108=0、1V,它相当于1、7个pH单位的误差。因此不能用普通电位计或伏特计测量参比电极与pH玻璃电极所组成电池的电动势。 2.已知=0、10,若试样溶液中F－浓度为1、 0×10－2mol/L时,允许测定误差为5%,问溶液允许的最大pH(以浓度代替活度计算)为多少？ 解:离子电极选择性误差用下式表示与计算:
即: -离子选择电极插入50、00ml某高氯酸盐待测溶液,与饱与甘汞电极(为3.将一支ClO 4
负极)组成电池。25℃时测得电动势为358、7mV,加入1、00ml NaClO 标准溶液(0、 4 -浓度。 0500mol/L)后,电动势变成346、1mV。求待测溶液中ClO 4 解: -为阴离子,但该离子选择电极为电池的正极,因此S为负值。注意:此题中虽然ClO 4 4、用离子选择电极校正曲线法进行定量分析有什么优点？需注意什么问题？使用TISAB有何作用？ 答:离子选择电极校正曲线法进行定量分析的优点就是适用于大批量的样品分析。定量分析中应注意实验条件的一致,特别就是待测液与标准溶液系列的离子强度须保持一致。使用TISAB的作用为: ①保持待测液与标准溶液系列的总离子强度及活度系数恒定;② 维持溶液在适宜的pH范围内,满足离子电极的要求;③掩蔽干扰离子。 5、某pH值的标度每改变一个pH单位,相当于电位的改变为60mV,用响应斜率为53mV/pH的玻璃电极来测定pH为5、00的溶液,分别用pH2、00及pH4、00的标准缓冲溶液来标定,测定结果的绝对误差各为多少？由此,可得出什么结论？ 解:用pH2、00标准缓冲溶液标定时: ΔE =53×(5、00-2、00)=159(mV) 实际测到的pH为: 2、00+2、65=4、65pH
第一章 单自由度系统 1、1 总结求单自由度系统固有频率的方法与步骤。 单自由度系统固有频率求法有:牛顿第二定律法、动量距定理法、拉格朗日方程法与能量守恒定理法。 1、 牛顿第二定律法 适用范围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析,得到系统所受的合力; (2) 利用牛顿第二定律∑=F x m && ,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 2、 动量距定理法 适用范围:绕定轴转动的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析与动量距分析; (2) 利用动量距定理J ∑=M θ &&,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 3、 拉格朗日方程法: 适用范围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1)设系统的广义坐标为θ,写出系统对于坐标θ的动能T 与势能U 的表达式;进一步写求出拉格朗日函数的表达式:L=T-U ; (2)由格朗日方程 θθ ??- ???L L dt )(&=0,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 4、 能量守恒定理法 适用范围:所有无阻尼的单自由度保守系统的振动。 解题步骤:(1)对系统进行运动分析、选广义坐标、写出在该坐标下系统的动能T 与势能U 的表达式;进一步写出机械能守恒定理的表达式 T+U=Const (2)将能量守恒定理T+U=Const 对时间求导得零,即 0) (=+dt U T d ,进一步得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 1、2 叙述用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法与步骤。 用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法有两个:衰减曲线法与共振法。 方法一:衰减曲线法。 求解步骤:(1)利用试验测得单自由度系统的衰减振动曲线,并测得周期与相邻波峰与波谷的幅值i A 、1+i A 。 (2)由对数衰减率定义 )ln( 1 +=i i A A δ, 进一步推导有 2 12ζ πζδ-= ,
化工原理第二版 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平 衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa 下该溶液的平衡数据。 温度C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3
化工原理思考题答案集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
化工原理思考题答案 第一章流体流动与输送机械 1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同 答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。 2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素 答:单位是N·S/m2即Pa·s，也用cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分子间的引力和分子的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压力有关 3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？ 答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。 4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？ 答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re ≥4000时，为湍流， 2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么？ 答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动状态 6、层流与湍流的本质区别是什么？ 答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动 7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？
答：层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。 8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答：层流时W f ∝u ，流量增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf ∝u 2 ，流量增大一倍能量损失是原来的4倍。 9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答： 10、如图所示，水槽液面恒定，管路中ab 及cd 两段的管径、长度及粗糙度均相同，试比较一下各量大小 11、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将如何变化？若改用转子流量计，转子上下压差值又将如何变化？ 答：孔板前后压力差Δp=p 1-p 2，流量越大，压差越大，转子流量计属于 截面式流量计，恒压差，压差不变。 12、区分留心泵的气缚与气蚀现象、扬程与升扬高度、工作点与设计点等概念 答：气缚：离心泵启动前未充液，泵壳内存有空气，由于空气密度远小于液体的密度，产生离心力很小，因而叶轮叶心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时启动离心泵也不能输送液体。 气蚀：贮槽液面一定，离心泵安装位置离液面越高，贮槽液面与泵入口处的压差越大，当安装高度达到一定值时，泵内最低压力降至输送温度下液体的饱和蒸汽压，液体在该处形成气泡，进入叶轮真空高压区后气
复习思考题 第1章 绪论 了解一些基本概念 第2章 色谱分析 1、在气相色谱法中，用于定性的参数是什么？保留时间 2、简要说明气相色谱分析的基本原理 3、衡量色谱柱柱效能的指标是什么？用有效塔板数n 和有效塔板高度H 作为衡量柱 效能的指标。 4. 在液相色谱中，范第姆特方程式中的哪一项对柱效的影响可以忽略不计？在液相色谱中， 流动相为液体，组分的纵向扩散系数B 很小，流速 u 较高，故纵向扩散相B/u 可忽略不计。 Van Deemter 方程在HPLC 的表现形式： H=A+Cu 5.为什么可用分离度R 作为色谱柱的总分离效能指标?分离度同时体现了选择性与柱效能，即热力学因素和动力学因素，将实现分离的可能性和现实性结合起来。 6、气相色谱分析中，理论塔板高度与载气线速u 间的关系？ 随u 的增加而出现一个最小值。 7、气相色谱法使用的热导池检测器，产生信号的原理，是利用组分与流动相之间的什么性质？热导系数不同。 8、用角鲨烷分离甲烷、乙烷、丙烷时，它们从色谱柱中流出的顺序。甲烷、乙烷、丙烷。 9、分配比表示物质在两相中的什么之比。有机相中被萃取物的总浓度与水相中被萃取物的总浓度之比 10、范第姆特方程式可以说明的哪些方面。它可以说明填充均匀程度、担体粒度、载气种类、载气流速、柱温、固定相液膜厚度等对柱效、峰扩张的影响。 11、如果试样比较复杂，相邻两峰间距离太近或操作条件不易控制稳定，要准确测量保留值有一定困难的，可以采取什么方法。用加入已知物以增加峰高的办法进行定性。 12、在色谱柱中，若某组分分配到固定相中的量为m s (单位:g),浓度为c s (g ?mL -1 ),分配到流动相中的量为m L (单位:g)浓度为c L (单位:g ?mol -1 ),则该组分的分配比k 是多少。c s /c L 13．理论塔板数n 的计算式为_________ 2 2 211654.5??? ? ??=???? ? ?? =b R R W t b t n ____________________。在一定长度的色谱柱内，n 越多，h 越____小____________。 14．在相同条件下，组分1的调整保留值与组分2的调整保留值之比称为______相对保留值_____________,亦称___选择性（选择性比）______________。 15．描述色谱柱效能的指标是___(理论)_塔板数______,柱的总分离效能指标是__分离度__ ___。 16．测定相对校正因子时，若标准物质的注入量m s 为0.435μg ，所得峰面积A s 为4.00cm 2 ;
第六章 化学动力学习题答案 1. 某放射性元素经14天后，活性降低了%。试求：（1）该放射性元素的半衰期；（2）若要分解掉90%，需经多长时间 解：放射性元素的衰变符合一级反应规律。 设反应开始时，其活性组分为100%，14天后，剩余的活性组分为100%%，则： A,031A,011100 ln ln 5.0710d 14100 6.85 c k t c x --===?-- 312 ln 2/ln 2/(5.0710)136.7d t k -==?= A,03A,0A,0111ln ln 454.2d 0.9 5.071010.9 c t k c c -===-?- 2．已知某药物在体内的代谢过程为某简单级数反应，给某病人在上午8时注射该药物，然后分别经过不同时刻t 测定药物在血液中的浓度c （以mmol?L -1表示），得到如下数据： t / h 4 8 12 16 c/(mmol?L -1) 如何确定该药物在体内代谢过程的反应级数该反应的速率常数和半衰期分别是多少 解：此题可用尝试法求解反应级数。先求出不同时刻的ln c ： t / h 4 8 12 16 ln c ? ? ? ? 以ln c 对t 作图，得一直线，相关系数为，所以此为一级反应，即n=1。 直线的斜率为?，则有此反应的速率常数为；半衰期1/2ln 2 7.24h t k ==。 3．蔗糖在酸催化的条件下，水解转化为果糖和葡萄糖，经实验测定对蔗糖呈一 级反应的特征： 122211261266126H C H O H O C H O C H O + +??→+ 蔗糖（右旋） 果糖（右旋） 葡萄糖（左旋）
第一章：流体流动 二、本章思考题 1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？ 1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？ 1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？ 1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？ 1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？ 1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？ 1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re将如何变化？1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？ 1-10摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度d/ 的关联图分为4个区域。每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失f h与流速u的一次方成正比？哪个区域的f h与2 u成正比？光滑管流动时的摩擦损失f h与u的几次方成正比？
1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？ 1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？ 三、本章例题 例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面 与左侧水银面间的垂直距离为H1。试计算当右侧支管内油面向下移动30mm 后，贮槽中排放出 油品的质量。 解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm 时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。 首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。 设压差计中油面下移h 高度，槽内油面相应下移H 高度。不管槽内油面如何变化，压差计右侧支管中油品及整个管内水银体积没有变化。故当压差计中油面下移h 后，油柱高度没有变化，仍为h1，但因右侧水银面也随之下移h ，而左侧水银面必上升h ，故压差计中指示剂读数变为（R-2h ），槽内液面与左侧水银面间的垂直距离变为（H1-H-h ）。 当压差计中油面下移h 后，选左侧支管油与水银交界面为参考面m ，再在右侧支管上找出等压面n （图中未画出m 及n 面），该两面上的表压强分别为： g h H H p m 01)(ρ--= （ ρ为油品密度） 1-1附图 m