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![冶金热力学-第一章[1]](https://uimg.taocdn.com/8d2dda51ad02de80d4d8406d.webp)
冶金物理化学学习指导及习题解答1．冶金热力学辅导热力学内容下四个部分1）冶金热力学基础2）冶金熔体（铁溶液、渣溶液）3）热力学状态图（Ellingham图，相图）注：把各个知识点划分成三个等级；最重要的等级―――“重点掌握”第二等级―――“掌握”，第三等级―――“了解”，这便于学习者在自学或复习内容时参考。
也便于在学习时能抓住重点，更快更好地掌握冶金物理化学这门重要基础学科。
1．1 冶金热力学基础共7个知识点1） 重点掌握体系中组元i 的自由能表述方法；（包括理想气体、液体、固体）理想气体的吉布斯自由能封闭的多元理想气体组成的气相体系中，任一组元i 的吉布斯自由能为ln i i i G G RT P ∅=+i P '－i 组分气体的实际压强，Pa ；P ∅－标准压强，Pa ，也即Pa 51001325.1⨯。
应该注意的是，高温冶金过程中的气体由于压强比较低，都可以近似看作理想气体。
液相体系中组元i 的吉布斯自由能在多元液相体系中，任一组元i 的吉布斯自由能为 ln i i i G G RT a ∅=+其中，i a ----组元的活度，其标准态的一般确定原则是：若i 在铁液中，选1%溶液为标准态，其中的浓度为质量百分数，[%i]； 若i 在熔渣中，选纯物质为标准态，其中的浓度为摩尔分数，i X ；若i 是铁溶液中的组元铁，在其他组元浓度很小时，组元铁的活度定义为1。
固相体系中组元i 的吉布斯自由能在多元固相体系中，其中任一组元i 的吉布斯自由能为 ln i i i G G RT a ∅=+i a 确定原则是：若体系是固溶体，则i 在固溶体中的活度选纯物质为标准态，其浓度为摩尔分数，i X ； 若体系是共晶体，则i 在共晶体中的活度定义为1； 若体系是纯固体i ，则其活度定义为1。
2）重点掌握化学反应等温方程式ln G G RT Q ∅∆=∆+G ∆有三种情况 1）0>∆G ，以上反应不可以自动进行；2） 0<∆G ，以上反应可以自动进行； 3） 0=∆G ，以上反应达到平衡，此时G RTLnK ∅∅∆=-注：（1）G ∆是反应产物与反应物的自由能的差，表示反应的方向（反应能否发生的判据）；表示任意时刻(不平衡状态)的压强商或活度商。
1. 冶金热力学基础冶金热力学基础(4点)：●体系的自由能[☉纯物质i 的自由能、☉溶液中i 的自由能、☉气相中i 的自由能、☉固相中i 的自由能]； ●等温方程式； ●等压方程式； ●化学反应的标准自由能计算{2点：☉微、积分法（对结果进行最小二乘处理，使其变为二项式）、☉用已知的自由能（标准生成、溶解、自由能函数）}1） 重点掌握体系中组元i 的自由能表述方法； 2）重点掌握化学反应等温方程式 3）重点掌握Van ’t Hoff 等压方程式G a bT ∅∆=-5）重点掌握由物质的标准生成吉布斯自由能f G ∅∆及标准溶解吉布斯 6）掌握由吉布斯自由能函数求r G ∅∆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θOFe 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 51.11249580θOHf 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。
MgO-B2O3二元系熔渣质量作用浓度计算模型王广;王静松;薛庆国;丁银贵【摘要】According to the homologous linear rule, which was applied widely in the chemistry area, the linear equation between the standard reaction Gibbs free energy of calcium and magnesium composite compounds was fitted out. The standard reaction Gibbs free energy of3MgOB2O3 and 2MgOB2C>3 were obtained from the reaction of3CaOB2O3 and 2CaOB2O3. And then, the thermodynamic calculation model was deduced for MgO-B2O3 slag melt based on the coexistence theory of slag structure and phase diagram. The calculated results indicate that the variation trend of theoretically calculated mass action concentrations of B2O3 agrees well with the measured activities in the reference at 1 460 ℃ in the concentration range of 0.45<X(MgO)<0.80. Therefore, this above mentioned model has a certain extent of instruction meaning for actual work.%依据化学中广泛应用的同系线性规律,拟合钙、镁复合化合物标准反应吉布斯自由能之间的线性关系式,然后由3CaO·B2O3和2CaO·B2O3的标准反应吉布斯自由能求得3MgO·B2O3和2MgO·B2O3的标准反应吉布斯自由能,进而基于炉渣结构的共存理论和相图,推导MgO-B2O3二元渣系的热力学计算模型.结果表明:1 460℃时,在浓度为0.45＜x(MgO)＜0.80的范围内,理论计算的MgO-B2O3渣系的作用浓度N(B2O3)的变化规律与实测活度α(B2O3)是相同的,且拟合较好.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2011(021)012【总页数】6页(P3143-3148)【关键词】炉渣;共存理论;质量作用浓度;活度;同系线性规律【作者】王广;王静松;薛庆国;丁银贵【作者单位】北京科技大学冶金与生态工程学院生态与循环冶金教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学冶金与生态工程学院生态与循环冶金教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学冶金与生态工程学院生态与循环冶金教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学冶金与生态工程学院生态与循环冶金教育部重点实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TF01我国辽−吉地区蕴藏有大量的硼矿资源，主要包括硼镁石矿和硼镁铁矿两种。
