冶金动力学及习题

习题精选A 重点习题*1．用Si 热法还原MgO ，即Si (s)+2MgO (s)=2Mg (s)+SiO 2(s)的标准吉布斯自由能与温度的关系为：=∆θr G (523000-211.71T ) J ∙mol -1，试计算：（1）在标准状态下还原温度；（2）若欲使还原温度降到1473K ，需创造什么条件？（答案：（1）2470K ；（2）Pa 27.18Mg <p ）B 一般习题1．在298～932K （Al 的熔点）温度范围内，计算Al 2O 3的标准生成吉布斯自由能与温度的关系。

已知 1673600θ)O 298(Al 32-=∆H 1mol J -⋅2．利用气相与凝聚相平衡法求1273K 时FeO 的标准生成吉布斯自由能θO Fe f x G ∆。

已知:反应(g)2(s)(g)2(s)O H Fe H FeO +=+在1273K 时的标准平衡常数668.0θ=K(g)2(g)221(g)2O H O H =+ T G 51.11249580θOH f 2+-=∆ -1mol J ⋅ (答案: -1θFeOf mol J 181150⋅-=∆G ) 4. 已知 在460～1200K 温度范围内，下列两反应的θG ∆与T 的关系式如下3Fe (s)+C (s)=Fe 3C (s) θf G ∆=(26670-24.33T ) J ∙mol -1 C (s)+CO 2=2CO θr G ∆=(162600-167.62T ) J ∙mol -1问: 将铁放在含有CO 220％、CO75％、其余为氮气的混合气体中，在总压为202.65kPa 、温度为900℃的条件下，有无Fe 3C 生成？若要使Fe 3C 生成，总压需多少？（答案：不能生成Fe 3C; p 总>973.73kPa ）5. 计算反应ZrO 2(s)=Zr (s)+O 2在1727℃时的标准平衡常数及平衡氧分压。

指出1727℃时纯ZrO 2坩埚在1.3×10－3Pa 真空下能否分解，设真空体系中含有21％的O 2。

钢铁冶金学试题及答案三通用一篇钢铁冶金学试题及答案三 1一、名词解释(每题3分，共30分)1.冶金：研究经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物，用加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。

2.炉外精炼：将转炉、平炉或电炉中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程，也叫“二次炼钢”。

炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。

3.钢铁生产的产品：生铁、铁合金和钢。

4.高炉冶炼强度：是指冶炼过程强化的程度，以每昼夜(d)燃烧的干焦量衡量：冶炼强度=干焦用量/(有效容积×实际工作日)[t/(m3·d)]5.炼钢原料：铁矿石(烧结矿、球团矿)、焦炭、熔剂。

6.炉渣碱度：炉渣中碱性氧化物的质量分数总和与酸性氧化物的质量分数总和之比，常用炉渣中的氧化钙含量与二氧化硅含量之比表示，符号R=CaO/SiO2。

7.炼铁原料：铁矿石(烧结矿、球团矿)、焦炭、熔剂。

8.铁水预处理：在炼铁-炼钢之间的`工序，包括脱Si、S、P等。

9.RH：真空循环脱气法：驱动气体从上升管下部1/3处吹入时，带动钢包中的钢液经上升管喷入真空室，钢液在真空室脱气后从下降管返回钢包。

10.连铸工序的功能：将钢水转化成一定规格铸坯，衔接炼钢-轧钢区段，是化学冶金向物理冶金转变的结合部。

二、简答题(每题5分，共30分)1.简述烧结工艺过程?答：是一种抽风烧结过程，在烧结时，采用负压抽风，自上而下燃烧，燃料时形成五层：烧结矿层、燃烧层、预热层、冷料层和垫底料层。

2.高炉的结构及附属设备?答：5段式结构：炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸，附属设备有：原料供应、送风、煤气净化、渣铁处理、高炉喷吹等系统。

3.炼钢的主要任务?答：“4脱”-“2去”-“1提温”-浇铸钢水成规格一定的铸坯。

具体如下：是将废钢、生铁料脱碳、去除有害气体和非金属夹杂物，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分，炼成具有一定化学成分的钢，并使钢具有一定的物理机械性能。

2008年《冶金过程热力学与动力学》试题1. （5分）利用网络热化学数据库，查询列出FeO 的主要无机热化学性质。

要求提供有查询网页地址及整理的结果。

2. （12分）Fe －Si 溶液与纯固态SiO 2平衡，平衡氧分压＝8.26×102O p -9Pa 。

试求1600℃时[Si]在以下不同标准态时的活度。

（1）纯固态硅；（2）纯液态硅；（3）假想纯物质（或亨利标准态）；（4）＝1％溶液标准态。

][Si w 已知：Si （s ）＋O 2（g ）＝SiO 2（s ） J/molT G f 64.1739020700+−=Δ硅的熔点＝1410℃，标准熔化焓＝50626J/mol ，＝0.00116， f T 0Si fus H Δ0Si γFe 、Si 的摩尔质量分别为：＝55.85×10Fe M -3kg/mol ，＝28.09×10Si M -3kg/mol 。

3. （10分）在500°C 的铅液中加锌提银，其反应为2[Ag]＋3[Zn]＝Ag 2Zn 3（s ）当铅液中Ag 与Zn 均以纯物质为标准态时，500°C 下，上述反应的 kJ/mol 。

1280−=ΔG 已知铅液中锌及银均服从亨利定律，＝11，＝2.3。

加锌后铅中锌含量为w [Zn]＝0.32％。

铅、锌、银的摩尔质量分别为M 0Zn γ0Ag γPb ＝207.2×10-3kg/mol ，M Zn ＝65.38×10-3kg/mol ，M Ag ＝107.87×10-3kg/mol 。

试计算残留在铅中的银含量w [Ag]。

4. （12分）在1400K 时，用H 2还原V 2O 3，若还原过程中，气相中的比值始终保持在1×1022/H O H p p -5水平，问能否得到金属钒？ 已知：31V 2O 3（s ）＋H 2（g ）＝32V （s ）＋H 2O （g ） J/mol T G 30.231536000−=Δ 32V 2O 3（s ）＋32V （s ）＝2VO （s ） J/mol T G 72.1473000+−=ΔVO （s ）＋H 2（g ）＝V （s ）＋H 2O （g ） J/mol T G 20.241772000−=Δ5. （13分）库巴谢夫斯基（O. Kubashewski ）曾测定Fe-Cr 系在1600℃时铬的活度如下表：Cr x 0.04740.0828 0.2955 0.501 0.699 Cr a0.112 0.153 0.402 0.543 0.727（1） 求出值。

钢铁冶金学试题及答案钢铁冶金学试题及答案(一)一、名词解释题(每题3分，共18分)1、高炉有效容积利用系数2、 SFCA3、煤气CO利用率4、高炉的管道行程5、高炉的碱负荷6、 COREX炼铁工艺二、判断题 ( 每题 1、5分，共 30 分 ) (对：，错：。

)1、磁铁矿的理论含铁量为70%，黑色条痕，疏松结构，较易还原。

2、焦炭的主要质量要求是：含碳量高，反应性高，反应后强度高。

3、高炉炼铁要求喷吹用煤粉的爆炸性弱，可磨性指数大，燃烧性高。

4、高风温热风炉的炉顶耐火材料一般使用高铝砖或碳砖。

5、为确保烧结矿固结强度，一般要求烧结最高温度为1350～1380℃。

6、烧结过程的焦粉偏析布料有利于烧结上、下料层温度的均匀化。

7、厚料层烧结工艺的主要目的是为了提高烧结矿生产能力。

8、酸性氧化焙烧球团矿的固结主要靠FeO与SiO2形成的低熔点化合物粘结。

9、原燃料中的P2O5在高炉中不能被还原而全部进入生铁。

10、耦合反应的平衡常数是与之相关的简单反应平衡常数的组合。

11、阻止高炉内K、Na循环富集的对策之一是降低炉渣二元碱度。

12、高炉风口燃烧带出来的煤气中既有CO又有CO2，但前者含量更高。

13、增大高炉鼓风动能的措施之一，是扩大高炉风口直径。

14、提高风口理论燃烧温度，有利于补偿喷吹煤粉热分解带来的温度变化。

15、抑制“液泛现象”，有利于改善高炉下部的透气性、透液性。

16、矿石的软熔性能影响高炉软熔带的位置，但不影响其厚度。

17、加大矿石批重将有助于抑制高炉内的中心煤气流。

18、与加湿鼓风不同，脱湿鼓风的主要作用在于提高高炉产量。

19、富氧鼓风不仅可以给高炉带入热量，而且可以增加高炉产量。

20、炉衬寿命的问题，是熔融还原炼铁法需要解决的关键技术。

三、简答题(每题8分，共24分)1、简述烧结矿固结机理，何种粘结相(液相)有利于改善烧结矿质量?2、提高高炉鼓风温度对其冶炼过程的影响如何，并说明其原因。

第二章 冶金动力学基础1． 铁矿石为CO(或H 2)还原的反应：FeO(s)+CO = Fe(s)+CO 2中，在稳定态下，当传质成为限制环节时，气相中每有一个CO 分子扩散到固体FeO 表面，发生化学反应，就将产生一个CO 2分子。

后者以相反方向从固体FeO 表面还原Fe 层向气相中扩散，形成等分子逆流互扩散。

试证明：每种气体分子的总传质速率等于其扩散速率。

解 气相中，由于CO 和CO 2浓度之和为常数，即 2()()c C O c C Oc o n s t +=2()()0d CO d CO dt dt+= 即 2()()d CO d CO dt dt =- 又因气相混合物中，22co co CO CO D D D --==,故从菲克第一定律，可得 ()CO d CO J D dx =-，22()CO d CO J D dx=- 即在等分子逆流扩散的气相中，组分CO 和CO 2不仅具有大小相等、方向相反的浓度梯度，而且扩散传质速率的绝对值夜彼此相等。

又由于无压力变化，就不能出现气体的总流动，即v ∑=0，因此，每种气体分子的总传质速率就等于其扩散速率，即2,,CO D CO D CO J J J ∑==。

2． 在30t 电炉内，钢水含锰w[Mn]=0.30%，经过半个小时后下降到w[Mn]=0.06%。

钢-渣界面上w[Mn]=0.03%，钢水层深度为50cm ，在氧化期加矿石供氧，钢-渣界面积等于钢液静止的2倍。

8211.110Mn D m s --=⨯ 。

试求[Mn]在钢液边界层内的传质系数及钢液边界层的厚度。

解 利用教材式（2-30）0lg 2.3c c A t c c Vβ-⨯⨯-平平＝- 02.3l g /c c A t c c V β-⎛⎫=- ⎪-⎝⎭平平式中 ()333010/710 4.29V =⨯⨯= 3m()2222 4.29/(5010)17.14A V L m -⎡⎤=⨯=⨯=⎣⎦410.060.0317.142.3lg 3060 3.05100.30.03 4.29m s β---⎛⎫=-⨯⨯=⨯ ⎪-⎝⎭8441.1100.36103.0510Dm δβ---⨯===⨯⨯3． 以速度0.501m s - 的还原性混合气体通入盛有直径为3210m -⨯球团的实验炉内，还原反应的限制环节是球团外气相边界层的外扩散。

冶金热力学及动力学第一次作业及答案一、填空题1、黑色金属指______________三种金属。

铁、铬、锰2、钢铁冶金一般分为三个工序，即______、_______和___________。

炼铁、炼钢、二次精炼3、对于任一反应，若∆G<0，则反应能________向进行。

正4、对于任一反应，若∆G>0，则反应________向进行。

逆5、对于任一反应，若∆G=0，则反应达到_____________。

平衡6、对于某化学反应，若v=kC A a C B b，则该反应的总级数为________。

a+b7、边界层理论认为，流体在相界面上流动时，出现______边界层、_______边界层和_______边界层。

速度，温度，扩散8、气体在固体表面的吸附分为_________吸附和_________吸附。

物理，化学9、气体在固体表面吸附时，主要被吸附到固体表面的__________。

活性点10、气-固相间的反应动力学模型有__________模型和____________反应模型。

未反应核，多孔体积11、反应产物在均匀相内形核，称为______形核，在异相界面上形核称为______形核。

均相，异相12、气体在金属中是以___________溶解的。

单原子13、工业纯铁的熔点是_______K，化学纯铁的熔点为_______K。

1803 ，181114、在浓度三角形中，平行于任意一边的平行线上的各物系点，所含对应顶角组分的浓度_____________。

相同15、浓度三角形中有两个物系点M和N组成一个新的物系O，则O点必定落在_____连线上。

MN16、熔渣的离子结构理论认为，熔渣是由________组成的。

离子17、按照氧化物的酸碱性不同，CaO 、FeO 、MgO等属于__________氧化物。

碱性18、按照氧化物的酸碱性不同，SiO2、P2O5 、Fe2O3属于___________氧化物。

第一篇冶金熔体第一章冶金熔体概述1. 什么是冶金熔体？它分为几种类型？2. 何为熔渣？简述熔渣成分的主要来源及冶炼渣和精炼渣的主要作用。

3. 熔锍的主要成分是什么？第二章冶金熔体的相平衡图1. 在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，并说明其变化规律。

X ：A 10% ，B 70% ，C 20% ；Y ：A 10% ，B 20% ，C 70% ；Z ：A 70% ，B 20% ，C 10% ；若将3kg X 熔体与2kg Y 熔体和5kg Z 熔体混合，试求出混合后熔体的组成点。

2. 试分析下图中熔体1 、2 、3 、4 、5 、6 的冷却结晶路线。

第三章冶金熔体的结构1. 熔体远程结构无序的实质是什么？2. 试比较液态金属与固态金属以及液态金属与熔盐结构的异同点。

3. 简述熔渣结构的聚合物理论。

其核心内容是什么？第四章冶金熔体的物理性质1. 试用离子理论观点说明熔渣的温度及碱度对熔渣的粘度、表面张力、氧化能力及组元活度的影响。

2. 什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？3. 实验发现，某炼铅厂的鼓风炉炉渣中存在大量细颗粒铅珠，造成铅的损失。

你认为这是什么原因引起的？应采取何种措施降低铅的损失？第五章冶金熔体的化学性质与热力学性质1. 某工厂炉渣的组成为：44.5% SiO 2 ，13.8%CaO ，36.8%FeO ，4.9%MgO 。

试计算该炉渣的碱度和酸度。

原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 652. 什么是熔渣的碱度和酸度？3. 熔渣的氧化性主要取决于渣中碱性氧化物的含量，这种说法对吗？为什么？4. 已知某炉渣的组成为（W B / % ）：CaO 20.78 、SiO2 20.50 、FeO 38.86 、Fe2O3 4.98 、MgO10.51 、MnO 2.51 、P2O5 1.67 ，试求该炉渣的碱度。

原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 65 5. 某铅鼓风炉熔炼的炉渣成分为（W B / % ）：CaO 10 、SiO2 36 、FeO 40 、ZnO 8 ，试求该炉渣的酸度。

精品文档《冶金原理》试题一 解释下列名词①氧势：体系中氧气的相对化学位，RT ln P O 2 。

②选择性氧化：对于金属熔体，用控制温度及体系压力的方法，控制熔体中元素的氧化，达到保留某些元素或者氧化富集某些元素的目的，称为选择性氧化。

二 简答题 (共 30 分)① ( 6 分 ) 炉渣的熔点是如何定义的？炉渣的半球点温度是如何定义的？二者是否一致？为什么？炉渣熔点定义：加热时固态完全转变为均匀液相的温度，也就是炉渣相图的液相线或液相面的温度。

半球点温度：渣柱试样在加热过程中高度降低一半时所对应的温度，实际上此时炉渣未完全熔化，因此不等于理论上定义的炉渣熔点。

② ( 5 分 ) 在进行冶金中的相关反应计算时，对于金属熔体中的组元，一般采用哪种标准态？对于熔渣中的组元，一般采用哪种标准态？在进行冶金中的相关反应计算时，对于金属熔体中的组元，一般采用服从亨利定律，重量 1%浓度溶液为标准态；对于熔渣中的组元，一般采用纯物质为标准态。

③ ( 6 分 ) 写出化学反应速率常数与温度的关系式，说明其中每个符号的意义，讨论活化能的大小对反应速率常数随温度变化的影响关系。

化学反应速率常数与温度的关系式为：Ekz e RT式中： k — 化学反应速率常数； R — 理想气体常数； T －温度E —活化能； z — 频率因子。

在频率因子一定的条件下，活化能 E 越大，则 k 越小。

反之，活化能E 越小，则 k 越大。

因为：ln k Eln zRT 所以：d ln kEdTRT 2E 越大，d ln k值越大，当温度升高时， k 随温度升高而增大得多； E 越小，d ln k值越小，当温度升高dTdT时， k 随温度升高而增大得少。

④ ( 8 分 ) 对于 H 2 还原 FeO 的过程，采用一界面未反应核描述时，其速率的积分式为：0 rR r 0 232R31R 3c 0 c 平36 D eK111R 3当过程处k 1K于动力学范围时，写出相应的速率积分式，计算反应完全所需的时间；内扩散是限制环节时，写出相应的速率积分式，计算反应完全所需的时间。

第一章1 冶金原理研究的主要容包括_冶金动力学、冶金热力学、冶金溶液。

2 金属熔体指液态的金属、合金。

1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学，它主要是应用__物理化学、_____的理论和方法研究提取冶金过程，为解决有关__技术___问题、开拓__新__的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。

、2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为__金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。

3、冶金原理按具体的冶金对象分为__钢铁____冶金原理及__有色金属___冶金原理。

4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为____冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣____四种。

在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择_熔渣____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。

5、熔渣是_金属提炼______和_____精炼过程__的重要产物之一。

6、熔渣是指主要由各种_氧化物_____熔合而成的熔体。

7、__富集渣______的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将它们回收利用。

8、__精炼渣_____的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。

9、在造锍熔炼过程中，为了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失，要求熔渣具有较低的粘度、密度、渣-锍界面力。

10、为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗，必须使锍具有合适的物理化学性质。

11、在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择__熔渣成分______，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。

12、冶金过程热力学可以解决的问题有：1）计算给定条件下的；根据的正负判断该条件下反应能否自发地向________进行：2）计算给定条件下的平衡常数，确定反应进行的______；3）分析影响反应的和平衡常数，为进一步提高________指明努力方向。

预期方向；限度；转化率。

13大多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物：FeO、CaO、SiO214高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物：CaO、AlO、SiO23215熔盐——盐的熔融态液体，通常指无机盐的熔融体16在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物叫________ 冶金熔体1、应为熔盐有着与水溶液相似的性质，因此熔盐电解成为了铝、镁、衲、锂等金属唯一的或占主导地位的生产方法。

冶金原理课后题答案第一章冶金热力学基础1．基本概念：状态函数，标准态，标准生成自由能及生成焓，活度、活度系数和活度相互作用系数，分解压和分解温度，表面活性物质和表面非活性物质，电极电势和电池电动势，超电势和超电压。

2．△H 、△S 和△G 之间有何关系，它们的求算方法有什么共同点和不同点？3．化合物生成反应的ΔG °-T 关系有何用途？试根据PbO 、NiO 、SiO2、CO 的标准生成自由能与温度的关系分析这些氧化物还原的难易。

4．化学反应等温式方程联系了化学反应的哪些状态？如何应用等温方程的热力学原理来分析化学反应的方向、限度及各种因素对平衡的影响？5．试谈谈你对活度标准态的认识。

活度标准态选择的不同，会影响到哪些热力学函数的取值？哪些不会受到影响？6．如何判断金属离子在水溶液中析出趋势的大小？7．试根据Kelvin 公式推导不同尺寸金属液滴（半径分别为r1、r2）的蒸汽压之间的关系。

8．已知AlF 3和NaF 的标准生成焓变为ΔH °298K,AlF3(S)=-1489.50kJ ·mol -1, ΔH °298K,NaF(S)=-573.60kJ ·mol -1，又知反应AlF 3(S)+3NaF (S)=Na 3AlF 6(S)的标准焓变为ΔH °298K=-95.06kJ ·mol -1，求Na 3AlF 6(S)的标准生成焓为多少？(-3305.36 kJ ·mol -1)9．已知炼钢温度下：（1）Ti (S)+O 2=TiO 2(S) ΔH 1=-943.5kJ ·mol -1（2）[Ti]+O 2=TiO 2(S) ΔH 2=-922.1kJ ·mol -1 （3）Ti(S)=Ti(l) ΔH 3=-18.8kJ ·mol -1求炼钢温度下，液态钛溶于铁液反应Ti(l)=[Ti]的溶解焓。