工科分析化学实验(冶金)

《工科大学化学实验》教学大纲课程编号：15010031课程名称：工科大学化学实验英文名称：Chemistry Experiment in University of Technology适应专业：矿物、冶金、环境、材料、粉体等专业执笔人：古映莹实验指导书：（1）关鲁雄主编，《化学基本操作与物质制备实验》，中南大学出版社，2011年（2）李元高主编，《物理化学实验研究方法》，中南大学出版社，2012年（3）邓珍灵主编，《现代分析化学实验》，中南大学出版社，2012年（4）罗一鸣，唐瑞仁主编《有机化学实验与指导》中南大学出版社 2012年一、学时学分总学时：136 课内学时：104 学分：3 课外学时；32 学分：1二、实验课的任务、性质与目的（一）工科大学化学实验课程在培养方案中的任务“工科大学化学实验”是化学系列课程经过重大改革后形成的“四大化学”融合的实验教学新课程，是冶金、材料、环境等专业工科人才培养重要的基础课程。

通过工科大学化学实验的教学，不仅使学生巩固和加强课堂所学的基础理论知识和基本知识，更重要的是培养学生的实验操作能力、分析问题和解决问题的能力，养成严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风，培养学生的创新精神和创新能力。

（二）工科大学化学实验课程性质和任务《工科大学化学实验》是将传统的《无机化学实验》、《有机化学实验》、《分析化学实验》和《物理化学实验》四大化学实验融合成的一门新的实验课程。

该课程以物质制备（含无机合成和有机合成）为主线，将化学基本操作、物理化学实验研究方法和现代分析手段等进行有机融合，呈现给学生一个完整的工科化学实验知识体系。

（三）工科大学化学实验课程的教学目的1．理论联系实际，使工科大学化学教学中的重要理论和概念得到巩固和深化，并扩展课堂中所获得的知识。

2．通过以物质制备为主线的化学实验课程的学习，正确地掌握物质制备的技术和方法，注重学生实验技能的训练，使学生掌握有机合成和无机合成的一般物质制备实验方法和技能。

冶金专业综合实验报告实验目的本次实验旨在运用冶金专业相关知识和技能，通过综合实验的进行，加深对冶金领域有关实验操作和实验技术的理解和掌握，提高冶金实验能力和综合应用能力。

实验背景冶金专业是对金属物质进行提炼、精炼、改性和制备等过程的工程技术学科。

综合实验是冶金学科的重要一环，通过实验来观察、评估和验证已有理论，并探索新的工艺方案和材料应用。

实验过程本实验的主要内容是制备高硬度合金钢。

实验开始时，根据实验方案和相关标准，准备所需的原材料，包括铁、铬、钢砂、石墨等。

然后按照所提供的配方，按比例将原材料混合均匀。

接下来，将混合后的原料放入高温炉中进行熔炼，控制温度和时间，使原材料熔化并合金化。

熔融后的合金钢液倒入预先准备好的砂型中，并进行冷却处理。

待冷却完全后，砂型打开，取出制备好的高硬度合金钢试样。

实验结果经过实验制备的高硬度合金钢试样通体呈现均匀的金属结构。

试样硬度测试结果达到了要求的标准，符合高硬度合金钢的技术要求。

此外，通过显微镜观察，可以发现试样内部存在一定数量和大小的碳化物颗粒，这是高硬度合金钢的特征之一。

实验分析通过本次实验，我们深刻理解了高硬度合金钢的制备工艺和技术要点。

熔炼过程中的温度控制和原材料配比对合金化程度和最终试样质量起到至关重要的作用。

试样内部的碳化物颗粒形成与原材料中加入的石墨有关，石墨中的碳在高温下与合金中的金属元素反应生成碳化物，进一步提高了合金钢的硬度。

实验结果验证了冶金学中的相关理论知识，丰富了我们的实验经验。

实验总结通过本次冶金专业综合实验，我们不仅掌握了高硬度合金钢的制备技术和实验操作，还深入了解了冶金学科的相关理论和应用。

在实验过程中，我们锻炼了观察、分析和解决问题的能力，提高了实验思维和创新能力。

通过与实验伙伴的合作，我们学会了团队合作和协作能力。

本次实验的成功进行，不仅丰富了我们的专业知识，也为我们今后在冶金领域的研究和实践奠定了扎实的基础。

参考文献[1] XXXX. XXX. XXXX[2] XXXX. XXX. XXXX。

冶金实验研究报告冶金实验研究报告摘要：该研究报告主要对某种冶金实验进行了详细的研究和分析。

通过对实验材料的选取、实验过程的控制和结果的分析，得出了一些重要的结论和建议。

研究表明，该实验在研究冶金过程和材料性能方面具有一定的启示和应用价值。

引言：冶金实验是现代冶金学研究的基础，通过对不同冶金材料进行实验研究，可以揭示材料的物理、化学和力学性质，为冶金工艺的改进和优化提供重要依据。

本次实验主要研究了某种金属材料的耐腐蚀性能和力学性能。

实验材料和方法：实验选择了一种常用的金属材料作为研究对象，通过一系列实验方法对其进行了测试。

首先，对材料进行了化学成分分析，以确定其组成和纯度。

然后，利用电化学测试仪器对材料进行了腐蚀实验，测量了其腐蚀速率和腐蚀形貌。

最后，利用力学测试仪器对材料进行了拉伸和硬度测试，得出了其力学性能参数。

实验结果：通过对实验数据的统计和分析，我们得出了一些重要的结果。

首先，材料的化学成分符合标准要求，具有一定的纯度。

其次，材料在腐蚀试验中表现出良好的抗腐蚀性能，腐蚀速率较低。

最后，材料的力学性能良好，具有较高的强度和硬度。

讨论与结论：本次实验结果表明，该材料在冶金应用中具有一定的优势和潜力。

其抗腐蚀性能好，可以在腐蚀环境中长期使用。

同时，它的力学性能优秀，可以满足一般工况下的要求。

然而，该材料的成本较高，需要在使用场景和经济效益之间进行权衡。

建议：根据本次实验的研究结果和分析，我们提出以下几点建议：首先，进一步研究和优化该材料的制备工艺，以提高材料性能和降低成本。

其次，对该材料在不同工况下的耐腐蚀性能进行深入研究，以确定其应用范围和限制条件。

最后，通过与其他材料进行比较和竞争，评估该材料在冶金领域的竞争力和市场前景。

结语：通过本次研究，我们对某种冶金实验进行了深入的研究和分析，得出了一些重要的结论和建议。

该实验在研究冶金过程和材料性能方面具有一定的启示和应用价值。

希望本次研究可以为冶金学研究和工业实践提供一定的参考和指导。

冶金原理实验报告专业班级学号姓名同组成员电极过程动力学一、实验目的通过对铜电极的阳极极化曲线和阴极极化曲线的测定，绘制出极化曲线图，从而进一步加深对电极极化原理以及有关极化曲线理论知识的理解。

通过本实验，熟悉用恒电流法测定极化曲线。

二、实验原理当电池中由某金属和其金属离子组成的电极处于平衡状态时，金属原子失去电子变成离子获得电子变成原子的速度是相等的，在这种情况下的电极称为平衡电极电位。

电解时，由于外电源的作用，电极上有电流通过，电极电位偏高了平衡位，反应以一定的速度进行，以铜电极Cu|Cu2+为例，它的标准平衡电极电位是+0.337V，若电位比这个数值更负一些，就会使Cu2+获得电子的速度速度增加，Cu失去电子的速度减小，平衡被破坏，电极上总的反应是Cu2+析出；反之，若电位比这个数值更正一些，就会使Cu失去电子的速度增加，Cu2+获得电子的速度减小，电极上总的反应是Cu溶解。

这种由于电极上有电流通过而导致电极离开其平衡状态，电极电位偏离其平衡的现象称为极化，如果电位比平衡值更负，因而电极进行还原反应，这种极化称为阴极极化，反之，若电位比平衡值更正，因而电极进行氧化反应，这种极化称为阳极极化。

对于电极过程，常用电流密度来表示反应速度，电流密度愈大，反应速度愈快。

电流密度的单位常用安培/厘米2，安培/米2。

由于电极电位是影响影响电流密度的主要因素，故通常用测定极化曲线的方法来研究电极的极化与电流密度的关系。

一、实验方法及装置本实验电解液为CuSO4溶液（溶液中CuSO4.5H2O浓度为165g/l，H2SO4 180g/l）；电极用φ=0.5mm铜丝作为工作电极，铂片电极作为辅助电极。

为了测得不同电流密度下的电极电位，以一个甘汞电极与被测电极组成电池，甘汞电极通过盐桥与被测电极相通，用CHI660B电化学工作站测得不同电流密度下对应的阴极或阳极极化曲线。

装置如图所示3 1——铜丝（工作电极Ф1.0mm）；2——铂片（辅助电极）；3——甘汞电极；4——盐桥；二、实验步骤1、将铜电极的工作表面用0号金相砂纸磨光，用蒸馏水洗净，用滤纸擦干，然后放入装有CuSO溶液的电解槽中。

冶金物理化学实验研究方法一、引言冶金物理化学实验是冶金学科中非常重要的一部分，通过实验研究可以揭示材料的结构和性能之间的关系，为冶金过程的优化和材料的改性提供理论依据。

本文将介绍冶金物理化学实验的一般步骤和常用方法。

二、实验步骤1. 实验前准备实验前需准备好所需的实验设备和试剂，并进行检查和校准。

确保实验环境的干净整洁，以避免实验结果的干扰。

2. 样品制备根据实验的目的和要求，选择合适的材料，并进行样品的制备。

制备过程应严格按照标准操作程序进行，以确保样品的质量和一致性。

3. 实验参数的确定根据实验的目的，确定需要测量或观察的参数，并选择合适的实验方法和仪器进行测试。

不同的实验方法适用于不同的参数测量，例如X射线衍射用于晶体结构分析，热分析用于材料热性能的研究等。

4. 实验条件的控制在实验过程中，需要严格控制实验条件，包括温度、湿度、压力等。

这些条件的变化可能会对实验结果产生影响，因此需要保持稳定并记录下来，以便后续的数据分析和对比。

5. 实验数据的获取根据实验方法和仪器的要求，进行数据的获取和记录。

在记录过程中，要注意准确性和完整性，以避免数据丢失或错误。

6. 数据分析和结果验证将实验数据进行分析和处理，得出相应的结果。

对结果进行验证，可以通过对比不同实验条件下的数据，或与已有的文献结果进行对比。

7. 结果的解释和讨论根据实验结果，对实验现象进行解释和讨论。

可以结合已有的理论知识，分析实验结果的原因和机理。

8. 结论和展望根据实验结果和讨论，得出相应的结论，并对未来的研究方向进行展望。

提出进一步改进和深入研究的建议。

三、常用实验方法1. X射线衍射X射线衍射是一种常用的用于材料结构分析的方法。

通过测量材料对入射X射线的散射模式，可以得出材料的晶体结构、晶格常数和晶体缺陷等信息。

2. 热分析热分析是一种通过测量材料在不同温度下的质量变化或热量释放来研究材料热性能的方法。

常用的热分析方法包括差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TGA）和热膨胀分析法（TMA）等。

《冶金实验研究方法》报告学院：冶金与化学工程学院专业：13有色金属冶金学生：邹剑学号：6120130109指导教师：徐志峰课程：冶金实验研究方法热力学、动力学及工艺矿物学分析方法在冶金过程研究中应用一热力学1.1热力学概述冶金过程热力学使用热力学方法研究从矿石提取金属及其化合物的各种冶金过程的一门学科。

它是冶金过程物理化学的一个分支，从矿石提取金属可分为火法冶金、湿法冶金和电冶金，后者包括电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解，故也可分别包括在前二者之内。

冶金过程物理化学的发展是从火法冶金，特别是炼钢的热力学开始的，随着冶金工业的发展而扩大其内容，并已逐步深入到有色金属的火法和湿法冶金的研究。

1.2热力学分析方法在冶金过程研究中的应用冶金过程热力学研究范围十分的广，不仅包括冶金体系的热力学，同时也包含各种冶金过程中有关体系间的相互反应。

在实际生产中，运用热力学定律(dU−TdS−pdV≤SW′)和拉乌尔定律(P A=P A∗∙X A)、亨利定律(P B=k B∙X B)以及吉布斯自由能公式(G=U−Ts−PV)等定理公式求得反应是否可以发生。

在研究有色金属冶金时，冶金热力学涉及到了熔锍、熔渣、熔盐和水盐体系以及有机溶剂和离子交换树脂各个方面。

冶金热力学针对火法冶金来说，通过氧势图给出一系列金属化合物的标准生成自由焓与温度的关系，从而可以对不同化合物的相对稳定性作出定量比较，并可据以计算有关冶金反应的平衡常数。

而对湿法冶金来说,通过电位-pH图给出的某一金属的各种固态和溶解于溶液中的化合物的热力学平衡，也可以给出溶质和气相间的平衡。

这种图对于金属在给定条件下的浸取或腐蚀有一定参考和应用价值，例如湿法冶金中的高压氢还原法就是冶金热力学应用于生产实践的一个例子。

通常情况下，可以通过人为的干预达到提高反应速率、提高经济效益、节约生产成本的目的，从热力学的角度来看，可以通过调节反应条件使得标准自由焓变量尽可能成为较大的负值，越负反应进行得越剧烈也越明显，其次可以提高反应物的活度或者降低产物的活度，这些都可以在生产实践当中指导企业生产，以达到效益的最优化。

冶金工程实验技术课程设计一、实验目的本实验旨在培养学生实际操作能力，通过实验学习冶金工程相关的基础知识和技术操作，掌握冶金材料的制备过程以及相关实验技术，提高学生的实验操作能力和科学素养。

二、实验内容1.精细化学分析方法2.热力学分析方法3.物理性能测试方法4.金相组织分析方法5.冶金工程实验设计与方案评价三、实验器材和材料3.1 实验器材1.电炉2.燃气炉3.磨床4.机械压力机5.金相显微镜6.电子显微镜7.热重分析仪8.差示扫描量热仪9.X射线荧光光谱仪10.光谱仪11.电子天平3.2 实验材料1.纯铝2.电解铜3.铁矿石4.铁粉5.铜粉6.镍粉7.钨粉8.钼粉四、实验步骤4.1 精细化学分析方法1.取一定质量的实验材料并加入盛有一定体积的溶剂的烧杯中。

2.通过磁力搅拌将材料完全溶解。

3.加入适量试剂进行反应或沉淀置换等操作。

4.通过滤液、蒸发等手段将有用成分提取出来。

5.通过滴定、比色等方法测定分析成分。

4.2 热力学分析方法1.取一定质量的实验材料装入量热容器中。

2.加热或降温至一定温度后记录样品温度和量热容器的内能变化。

3.计算得出样品除去升温带来的内能变化后的标准焓变化和标准熵变化。

4.利用计算所得数据进行热力学分析。

4.3 物理性能测试方法1.取一定材料样品，按照标准方法加工为规定尺寸。

2.利用相应仪器测试其力学性能、物理性质等。

3.根据测试数据得出结论，进行分析讨论。

4.4 金相组织分析方法1.取样品加工制备为规定大小。

2.经过腐蚀、抛光等步骤后观察其金相组织结构。

3.利用金相显微镜或电子显微镜进行观测并拍摄照片。

4.根据观察结果和数据进行分析讨论。

4.5 冶金工程实验设计与方案评价1.根据实际情况，设计一定的冶金工程实验方案。

2.进行实验操作并记录实验数据。

3.对实验过程和结果进行评估和分析。

4.总结实验经验，提出改进意见和建议。

五、实验安全1.实验时要佩戴防护眼镜、手套等个人防护用品。