北京科技大学冶金物理化学2011真题解析

1999年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目: 金属学适用专业: 科学技术史冶金物理化学钢铁冶金有色金属材料加工工程说明:统考生做1~10题,单考生做1~7题和11~13题。

1、名词解释10分)(1)点阵畸变(2)组成过冷 (3)再结晶温度(4)滑移和孪生(5)惯习现象2、说明面心立方、体心立方、密排六方(c/a≥1.633)三种晶体结构形成的最密排面,最密排方向和致密度。

(10分)3、在形变过程中,位错增殖的机理是什么?(10分)4、简述低碳钢热加工后形成带状组织的原因,以及相变时增大冷却度速度可避免带状组织产生的原因。

(10分)5、简要描述含碳量0.25%的钢从液态缓慢冷却至室温的相变过程(包括相变转换和成分转换)。

(10分)6、选答题(二选一,10分)(1)铸锭中区域偏析有哪几种?试分析其原因,并提出消除区域偏析的措施。

(2)固溶体结晶的一般特点是什么?简要描述固溶体非平衡态结晶时产生显微偏析的原因,说明消除显微偏析的方法。

7、简述金属或合金冷塑性变形后,其结构、组织和性能的变化。

(10分)8、简述经冷变形的金属或合金在退火时其显微组织,储存能和性能的变化规律。

(10分)9、选答题(二选一,10分)(1)为了提高Al-4.5%Cu合金的综合力学性能,采用了如下热处理工艺制度,在熔盐浴中505℃保温30分钟后,在水中淬火,然后在190℃下保温24小时,试分析其原因以及整个过程中显微组织的变化过程。

(2)什么叫固溶体的脱溶?说明连续脱溶和不连续脱溶在脱溶过程中母相成分变化的特点。

10、简述固溶强化,形变强化,细晶强化和弥散强化的强化机理。

(10分)11、简述影响再结晶晶粒大小的因素有哪些?并说明其影响的基本规律。

(10分)12、画出铁碳相图,并写出其中包晶反应,共晶反应和共析反应的反应式。

(10分)13、选做题(二选一,10分)(1)如果其他条件相同,试比较下列铸造条件下,铸件中晶粒大小,并分析原因。

北京科技大学2014年硕士研究生入学考试
冶金工程
一、解答
1、 等温方程式∆G θ =-RT ln K θ两边所描述的状态？它们的关系（数值上相等）。

2、 运用氧势图分析炼不锈钢去碳保铬在标准态下和非标准态下得最低还原温度。

3、 菲克第一定律与多相反应动力学基本方程的联系与区别。

4、 推导渣硫化物的容量，及其在冶金中的意义。

5、 推导二元正规溶液的,ln mix i m i H RT γ∆=。

6、 7、 根据图中气体反应物A 在未反应核中浓度分布图（界面化学反应控速时的），回答：
（1）哪一步是控速环节。

（2）推导它为控速环节时的速率方程。

二、首先要你用分子理论计算FeO 的活度，再代入∆G 中判断渣能否氧化含C 0.5%的钢液，其中还要用元素的活度相互作用系数求钢中C 的活度系数。

三、在成分点为m 的液体（其量为W m ）中加入1/2W m 的固体A 得新液相;
（1）分析得到的新液相的冷却过程（三元共晶型的M 1点）；
（2）分别得到多少一次初晶和二次结晶A ；
四、渣中（CaO ）氧化钢液中S ，已知钢液中[S]的传质为控速环节，反应平衡是S 为0.01%；
（1）写出反应式，并分析反应机理（液/液反应机理）；
（2）计算将钢液中S 从0.1%脱到0.02%所需时间；
（3）从动力学分析影响脱硫速率的主要因素；。

2011年高考真题金属及其化合物解析2011年高考真题金属及其化合物解析1解析 NaHCO3受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳 所以通过加热分解利用差量法即可计算出Na2CO3质量分数 A正确 Na2CO3和NaHCO3均可与盐酸反应生成水、二氧化碳和氯化钠 所以bg固体是氯化钠 利用守恒法可计算出Na2CO3质量分数 B正确 混合物与足量稀硫酸充分反应 也会生成水和二氧化 所以逸出的气体是二氧化碳 但会混有水蒸气即碱石灰增加的质量不是二氧化碳的质量 因此选项C不能测出混合物中Na2CO3质量分数Na2CO3和NaHCO3都与Ba(OH)2反应 反应的方程式为CO32 Ba2 =BaCO3↓、HCO3 OH Ba2 =H2O BaCO3↓ 因此最后得到的固体是BaCO3 所以可以计算出Na2CO3质量分数 选项D也正确。

答案 C2解析 A项中是Mg与CO2反应 方程式为2Mg 2CO2 点燃2MgO C B项中Al与Fe2O3发生铝热反应 方程式为Fe2O3 2Al 高温2Fe Al2O3 C项中是金属Na与C2H5OH反应 方程式为2Na 2CH3CH2OH=2CH3CH2ONa H2↑。

这三个反应都是置换反应。

D项中是发生Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 不是置换反应 但学生可能将此反应记错 认为生成了铁单质。

此题难度不大 但素材来自教学一线 考查学生平时学习的错误 对实际教学有一定的指导作用。

答案 D3解析 本题考察镁及其化合物的性质、常见的基本实验操作。

稀释浓硫酸时 应将浓硫酸沿着器壁慢慢加入水中 并及时搅拌 A是错误的 过滤时需要用玻璃棒引流 因此C不正确 蒸发溶液时应该用蒸发皿而不是表面皿 由MgCl2水解 所以加热时必需在HCl的气氛中加热才能得到MgCl2固体 所以D不正确。

因此只有选项B 是正确的。

答案 B4解析 铝对应的氧化物Al2O3属于两性氧化物 A不正确 铝属于活泼金属其表面易被空气中氧气氧化形成一层致密的氧化膜而使铝不易被腐蚀 铁放置在空气可以直接发生化学腐蚀 例如铁与氯气直接反应而被腐蚀 铜放置在空气中会和空气中氧气、二氧化碳和水缓慢的反应生成碱式碳酸铜即铜绿 方程式为2Cu+O2+CO2+H2O==Cu2(OH)2CO3 因此选项B不正确 AlCl3、Fe Cl3、Cu Cl2均属于强酸弱碱盐 在溶液中会水解生成相应的氢氧化物和HCl 溶液在加热时会促进水解 同时生成的HCl挥发 进一步促进水解 当溶液蒸干后将最终将得到相应的氢氧化物 所以选项C正确 铝属于活泼的金属元素 在水溶液中Al3+不会放电生成铝单质 Fe3+在水溶液会放电但产物是Fe2+ 而不是单质铁 只有Cu2+在阴极上得到电子生成单质铜。

2011年高考真题金属及其化合物解析1.（2011北京高考11）下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3,混合物中Na2CO3质量分数的是A.取a克混合物充分加热，减重b克B.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体C.取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克D.取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体。

2.（2011福建高考9）下表各选项中，不能利用置换反应通过Y得到W的一组化合物是A.三者对应的氧化物均为碱性氧化物B.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物C.制备AlCl3、Fe Cl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法D.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是阴极上依次析出Cu、Fe、Al5.（2011重庆）下列叙述正确的是A. Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同B.K、Zn分别与不足量的稀硫酸反应所得溶液均呈中性C. Li、Na、K的原子半价和密度随原子序数的增加而增大D.C、P、S、Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强6．（2011上海5）高铁酸钾( K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂，它的性质和作用是A．有强氧化性，可消毒杀菌，还原产物能吸附水中杂质B．有强还原性，可消毒杀菌，氧化产物能吸附水中杂质C．有强氧化性，能吸附水中杂质，还原产物能消毒杀菌D．有强还原性，能吸附水中杂质，氧化产物能消毒杀菌7．（2011上海8）高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是A．铁 B．氮 C．氧 D．碳8.(2011福建高考24，14分)四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。

由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：回答下列问题：（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。

该过程中有如下反应发生：2Fe3＋＋Fe === 3Fe2＋2TiO2＋(无色) ＋Fe＋4H＋ === 2Ti3＋(紫色) ＋Fe2＋＋2H2OTi3＋(紫色) ＋Fe3＋＋H2O === TiO2＋(无色) ＋Fe2＋＋2H＋加入铁屑的作用是____________。

北京科技大学-冶金物理化学-模拟三套卷及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN北京科技大学2012年硕士学位研究生入学考试模拟试题（一）试题编号：809 试题名称：冶金物理化学一．简答题（每题7分，共70分）1.试用热力学原理简述氧势图中各直线位置的意义。

2.简述规则溶液的定义。

3.简述熔渣分子结构理论的假设条件。

4.已知金属氧化反应方程式（1）、（2）、（3），判断三个方程式中，哪个M是固相，液相，气相？确定之后，计算M的熔点和沸点。

已知（1）2M+O2 = 2MO（s）ΔG1θ= -1215000 + 192.88T（2）2M+O2 = 2MO（s）ΔG2θ = -1500800 + 429.28T（3）2M+O2 = 2MO（s）ΔG3θ = -1248500 + 231.8T5. 简述三元系相图的重心规则。

6. 试推导当O2在气相中的分压小于0.1Pa时硫容量的一种表达式。

7. 试写出熔渣CaO-SiO2的光学碱度的表达式。

8. 推导在铁液深度为H的耐火材料器壁上活性空隙的最大半径表达式。

9. 简述双膜传质理论。

10. 试推气固相反应的未反应核模型在界面化学反应为限制环节时的速率方程。

二．计算题（30分）在600℃下用碳还原FeO制取铁，求反应体系中允许的最大压力。

已知：FeO（s） = Fe（s）+ 1/2 O2(g) Δr Gθ= 259600 –62.55T ，J/molC(s) + O2 = CO2(g) Δr Gθ= -394100 + 0.84T，J/mol2C(s) + O2(g) = 2CO(g) Δr Gθ= -223400 - 175.30T ，J/mol 三．相图题（25分）1）标明各相区的组织。

2）分析x点的冷却过程，画出冷却曲线，并用有关相图的理论解释。

四．对渣-钢反应 [A] +(B2+) = (A2+) + [B] （25分）(1)分析该反应有几个步骤组成。

北 京 科 技 大 学2014年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================================================试题编号： 809 试题名称： 冶金物理化学 （共7页） 适用专业： 冶金工程、冶金工程（专业学位） 说明： 所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

=============================================================================================================以下适合所有报考冶金工程专业的考生（但本科为生态学专业的考生不做）一、简要回答下列问题，每题10分（共70分）1．对于等温方程式ln G RT K ∅∅∆=-，方程式的左边和右边是描述同一个状态吗？如果是写出所描述的状态，如果不是，分别写出所描述的状态都是什么？它们之间的关系如何？答：方程式的左边和右边描述的不是同一个状态，左边的φG ∆是反应在标准态时产物的自由能与反应物的自由能的差，可以通过热力学数据表查出。

而右边表示的是平衡态，φK 是反应的平衡常数，可以通过bBa A dD c C a a aa K =φ求出。

当dD cC bB aA +=+反应处于平衡态时，ln G RT K ∅∅∆=-成立。

2. 在Ellingham 图中，试用热力学原理分析，冶炼不锈钢去碳保铬在标态和非标态的最低温度（假设p CO =1）？答：已知，铬的氧化反应 和c 的氧化反应如下：)(32)(2)(3234l g l O Cr O Cr =+ ……① )()(2)(22g g l CO O C =+ ……② （②-①）÷2得到)()()(32)(3231l g l l Cr CO O Cr C +=+假设反应K RT G G ln +∆=∆φ，bT a G +=∆φ在标准态时，φG G ∆=∆，反应平衡时G ∆=0，求得反应温度baT -=1,即为标准态时去碳保铬的最低温度在非标准态时，K RT G G ln +∆=∆φ，反应平衡时，313232)(O Cr C Crco aa a p p K φφ=,由于Cr a =1，1,132==O Cr C a a ，因此p p K co=。

2011年北京科技大学612普通物理考研真题科目代码：612科目名称：普通物理一、选择题、填空题（共60分）：1．（4分）一容器中装有一定量的某种气体，下面的叙述那些是正确的（A）容器中各处压强相等，则各处温度也一定相等（B）容器中各处压强相等，则各处密度也一定相等（C）容器中各处压强相等，且各处密度相等，则各处温度也一定相等（D）容器中各处压强相等，则各处的分子平均平动动能一定相等。

2．（4分）相同条件下，氧原子的平均动能是氧分子（视为刚性分子）的平均动能的多少倍（A）3/5倍（B）5/3倍（C）1/3倍（D）1倍3．（4分）某长方形容器内分子数密度为326m3-⨯kg，10/10，每个分子的质量为27=v m/s垂直的向容器的一壁运动，而其余6/5的分子或离开该若其中的6/1以速度2000壁或平行于壁运动。

假设分子与器壁间是完全弹性碰撞的，碰撞的分子作用于器壁的压强为多少2N/m（A ）5102.1⨯ （B ）5100.2⨯ （C ）5100.4⨯ （D ）6100.2⨯4．（4分）温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能E 和平均平动动能w 有如下关系：（Ａ）E 和w 都相等 （Ｂ）E 相等，而w 不相等 （Ｃ）w 相等，而E 不相等 （Ｄ）E 和w 都不相等5．（4分）如图1，bca 为理想气体绝热过程，a b 1和a b 2是任意过程，则上述两过程中气体作功与吸收热量的情况是（Ａ）a b 1过程放热，作负功；a b 2过程放热，作负功 （Ｂ）a b 1过程吸热，作负功；a b 2过程放热，作负功 （Ｃ）a b 1过程吸热，作正功；a b 2过程吸热，作负功 （Ｄ）a b 1过程放热，作正功；a b 2过程吸热，作正功6．（4分）一个半径为0R 的中空金属球，带电量为Q -，则当以无穷远为电势零点时，其球内各点的电位i V 可表示为（k 为常数）（A ）20R QkV i = （B ）0R QkV i = （C ）20R QkV i -= （D ）0R Q k V i -=7．（4分）在均匀电场中各点，下列诸物理量中：（１）电场强度、（２）电势、（３）电势梯度。

北京科技大学2001年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：冶金物化化学（共2页）适用专业：钢铁冶金说明：①所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

考生自带计算器。

一、简要回答下列问题（每题5分，共50分）1.北京科技大学2002年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：冶金物化化学（共2页）适用专业：钢铁冶金、有色金属冶金说明：①所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

考生自带计算器。

一、简要回答下列问题（每题5分，共50分）1.北京科技大学2003年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题试题编号：409 试题名称：冶金物化化学（共2页）适用专业：钢铁冶金、有色金属冶金、冶金物理化学说明：①自带计算器。

②总分150分，四道题，单考生与统考生三、四题不同。

一、简要回答下列问题（70分，每题7分）1.北京科技大学2004年硕士学位研究生入学考试试题试题编号：409 试题名称：冶金物化化学（共2页）适用专业：钢铁冶金、工业生态、有色金属冶金、冶金物理化学说明：①所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

考生自带计算器。

一、简要回答下列问题（每题7分，共70分）1.北京科技大学2005年硕士学位研究生入学考试试题试题编号： 409 试题名称： 冶金物化化学 （共2页）适用专业： 钢铁冶金、有色金属冶金、冶金物理化学、工业生态说明：①所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

考生自带计算器。

一、简要回答下列问题（每题7分，共70分）1.对稀溶液的溶质i ，试推导以纯物质为标准态的活度系数i γ与1%标准态的活度系数i f 之间的关系。

2.简述规则溶液的定义？3. 对铁溶液中的组元i ，溶解反应i=[i]%，试证明标准溶解自由能φφγi ii sol Ar RT G 10085.55ln=∆。

4.简述扩散脱氧的热力学原理？5.在氧势图（Ellingham 图）上，为什么CO O C 222=+的φG ∆与T 的关系曲线的斜率为负值？其意义如何？6.写出边界层理论的传质通量的表达式，并解释每项的物理意义？7.简述未反应核模型？8.对串联反应A →B →C ，写出反应达到准稳态的条件？9.对基元反应A →P ，写出其动力学微分式、积分式及半衰期的表达式？10.试用双膜理论简要描述钢液中元素氧化反应][)()(][Fe MO FeO M +=+的动力学机理？二、（25试用完全离子理论计算1600℃时，炉渣中的CaO 的活度。

装 订 线 内 不 得 答 题自觉遵 守考 试 规 则，诚 信 考 试，绝 不作 弊3、完全离子溶液形成时其混合焓为零。

阳离子与阳离子、阴离子与阴离子分别形成理想溶液；4、碱性氧化物以简单阳离子存在，酸性氧化物以复杂阴离子存在。

故，完全离子溶液＝理想阳离子溶液+理想阴离子溶液，且++=22M M x a ，++=22O O x a4.试写出正规溶液定义。

解：正规溶液定义：过剩混合热不为零（Δmix H m E ≠0），过剩混合熵为零的溶液(Δmix S m E＝0）叫做正规溶液。

5.试写出硫容量的一种表达式。

解：当气相分压小于0.1Pa 时，硫以硫化物的形式存在。

硫化物容量表示为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=--∑2222)32()(2/1%S O S O S a n K p p S w C γθ 当体系的气相分压大于0.1Pa 时，渣中硫以硫酸盐形式存在，定义硫酸盐的容量为：2/12/3%22)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=θθp p p p S w C S O S6.简述有效边界层的定义。

答：当流体速度为u b 的粘性流体绕固体表面流动时，由于表面的摩擦作用在固体表面附近会形成具有很大速度梯度的区域。

在固体表面上流体速度u x 为零，而在距固体表面一小距离处，流体速度就等于99%的流体本体速度u b 。

这个区域叫速度边界层，距固体表面这一距离称为速度边界层厚度δu 。

当含某一组元A 浓度为C b 的流体绕固体表面流动时，如果由于流体与固体表面含组元A 的浓度不同，则会在固体垂直方向建立起浓度梯度。

在固体表面上组元A的浓度为C s ，而在距固体表面一小距离处，组元A 的浓度就降到99%的流体本体浓度C b 。

这个区域叫浓度边界层，距固体表面这一距离称为浓度边界层厚度δc 。

为了数学上的处理方便，将分子扩散（D ）和湍流传质（ED ）折算成稳态的分子扩散，为此由浓度为C s 的固体表面点作浓度曲线的切线，使之与本体浓度C b 的延长线相交于一点，过这点作一平行于固体表面的平面，该平面与固体表面之间的区域称为有效边界层，其厚度用δc ′表示。

北京科技大学 2006—2007学年 第一学期冶金物理化学标准答案一、简答 （每小题5分，共50分）1. 试用相图的基本规则说明以下相图的错误所在？答：违背了相图的构筑规则“在二元系中，单相区与两相区邻接的界线延长线必须进入两相区，不能进入单相区”2. 在Ellingham 图上，为什么形成CO 的曲线的斜率为负值，而一般的斜率为正值？ 答：CO O C 222=+ΘΘΘΘ−−=ΔC O CO S S S S 2202f ΘΘ−≈S S CO 0p ΘΔ−∴S ；∴ΘΔG ~T 曲线的斜率小于零。

同理可以证明一般反应的~T 曲线的斜率大于零。

ΘΔG 3. 简述分子理论的假设条件。

答：1）熔渣是由各种电中性的简单氧化物分子、CaO 、MgO 、、、及它们之间形成的复杂氧化物分子FeO 32O Al 2SiO 52O P 2SiO CaO •、22SiO CaO •、、等组成的理想溶液。

22SiO FeO •52O P CaO •2）简单氧化物分子于复杂氧化物分子之间存在着化学平衡，平衡时的简单氧化物的摩尔分数叫该氧化物的活度。

以简单氧化物存在的氧化物叫自由氧化物；以复杂氧化物存在的氧化物叫结合氧化物。

如：（）=2（）+（） 22SiO CaO •CaO 2SiO 2222SiO CaO SiO CaO D x x x K •=由K D 计算的x CaO 及x SiO2叫及的活度。

CaO 2SiO 4. 试解释正规溶液定义。

答：过剩混合热（其实为混合热）不为零，混合熵与理想溶液的混合熵相同的溶液叫正规溶液。

5. 试从热力学原理说明熔渣的氧化还原性？ 答：定义∑FeO 0表示渣的氧化性。

决定炉渣向钢液传氧的反应是（）=FeO [][]Fe O +[]FeOa O K00=Θ或[]FeOa O L 000=令[]FeOa O L00'0=----代表实际熔渣中的值。

当时，'oL f 0L f 0'0'00ln ln ln L L RT L RT L RT G =+−=Δ0，反应逆向进行，钢液中的氧向熔渣传递；当时，='oL p 0L G Δ0'0ln L L RT 0p ，反应正向进行，熔渣中的氧向钢液传递。

考研资料北京科技大学2011年冶金物理化学考研真题一、(7x10)1.试用热力学原理简述氧势图中各直线位置的意义。

2.简述熔渣分子结构理论的假设条件。

3.某溶液中组元B的标准态改变时(其他条件不变)，下列热力学参数哪些会随之改变，哪些不变?(a)组元B的活度;(b)组元B的化学势;(c)有组元B参与的化学反应的平衡常数;(d)有组元B参与的化学反应的标准吉布斯自由能变化;(e)有组元B参与的化学反应的吉布斯自由能变化4.试推导当O2在气相中的分压小于0.1Pa时硫容量的一种表达式。

5.试写出多元系铁溶液中组元i的相互作用系数的表达式。

6.简述正规溶液的定义。

7.试讨论如何由有效边界层得到多相反应动力学基本方程。

8.简述表面更新理论如何在溶质渗透理论的基础上建立起来的。

9.试描述多相反应动力学基本方程中的传质系数Kd的可能的形式。

10.推导在铁液深度为H的耐火材料器壁上活性空隙的最大半径表达式。

二。

(25)若铁矾溶液与固态VO平衡，其平衡氧分压为6.7×10E-6Pa，在1873K下，试分别以纯固态矾和矾在铁液中为1%的浓度(质量)为标准态计算铁液中矾的活度。

已知：V(s)=[VO] -15480-45.6T2V(s)+O2(g)=2VO(s) -861490+150.2T三。

相图题(25)内容就是郭汉杰课本上含有一个不稳定化合物那类中的M1点冷却过程分析，并画出冷却曲线。

四。

(30)直径为1.2cm的FeO球团，在800℃、0.1MPa的CO气流内进行还原，还原产物为多孔结构铁。

已知还原反应属CO气体在产物层内扩散控速，球团密度4.8×10E3 kg/m3，M(FeO)=72×10E-3 kg/mol.产物层内CO有效扩散系数为2×10E-4 m2/s.还原反应为FeO+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) K=0.696.假设还原前后球团直径不变，试推导并计算完全反应所需的时间。