科技大学2008 /2009学年第1学期《钢铁冶金原理》考试试题A课程号：61102304考试方式：闭卷 使用专业、年级：冶金2006 任课教师： 考试时间：2009备 注：一、 简答题（共5题，每题4分，共20分）1. 请给出活度的定义及冶金中常用的三种标准态。
2. 什么是酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物？如何表示炉渣的 碱度？3. 何为化合物的分解压、开始分解温度及沸腾分解温度？4. 何为溶液中组分的标准溶解吉布斯自山能？写出形成质量理标 准溶液的标准溶解吉布斯自山能汁算式。
5. 何为氧化物的氧势？氧化物的氧势与其稳定性关系如何？二、 填空题（共20空，每空1分，共20分）1. 在恒温、恒压下，溶液的热力学性质 对某一组元摩尔 量的 偏微分值称为溶液中该组元的偏摩尔量。
2. 在任意温度下，各 组元在 全部 浓度围均服从拉乌尔定律的溶液称为理想溶液。
3. 按照熔渣离子结构理论,熔渣由简单的 阳离子、 阴离子和复合 阴 离子团所组成。
4. 熔渣的氧化性表示熔渣向 金属液（或钢液） 提供 氧的能力，用熔渣中 FeO的活度表示。
5. 在一定温度下，把熔渣具有________ 粘度的组成点连成线，称为熔渣的等粘度曲线。
6. 若化学反应的速率与反应物浓度的若干次方成正比 ，垃載対酣 nnnnnnnnnnnn豊躱..... ......................................................且反应级数与反应物的计量系数相等,这样的反应称为基元反应。
7.气体分子在 分子（或得华）引力的作用下被吸附到固体或液体的表面上称为物理吸附；在化学键力的作用下被吸附到固体或液体的表面上，称为化学吸附。
三、 分析题（共2题，每题12分，共24分）1. 请写出图1中各条曲线所代表的反应，各区域稳定存在的氧化物, 利用热力学原理分析各氧化物稳定存在的原因。
2. 钢液中[C]和[Cr]之间存在化学反应：4[C] + （Cr 3O 4） = 3[Cr] + 4CO, 试用热力学原理分析有利于实现去碳保珞的热力学条件。
1UU80 60 40 20400600t t 80010001 200675 737温度八C的反应称为基元反应。
图1四、计算题（共3题，每题12分，共36分）1.测得温度1873K还原渣及GCrlo钢的表面力分别为0. 45及1.63N・〃L,两者的接触角a = 38。
试求钢一渣的界面力，并确定此种还原渣能否在钢液中乳化？解：%mbj2b”g,cos=^1.632 + 0.452 - 2 X1.63 X 0.45 x cos38° = 1.305铺展系数：S = b,厂 b 厂 % =1.63 - 0.45 -1.305 = -0.125 铺展系数小于0,说明此熔渣不易在钢渣中乳化。
2. 在用CO 还原铁矿石的反应中，1173K 的速率常数A:, =2.987 x 10_2<l , 1273K 的速率常数 k 2 = 5.623 x 10-25_,试求：（1） 反应的活化能；（2）1673K 的速率常数&值；（3）1673K 的可逆反应的 速率常数：3 +占）。
K 反应为FeO （s ）+ CO = FeO + CO 2；= -22800 + 24.26T J ・ mo 广'解:先对上两式取对数，而后在相减，可得:可得: (1)由 k = k 0 exp2.978x10-2 =k°8.314x12735.623x10、=k 0l g2-978 xlQ-2 J 5.623x10-21 19.14711173 127T>-19.1471g E严"2.978x10-2 、5.623x10-21 i1173 1273 (2) 1673K 下的k(5.623 x1()4 lg—丄—78923 1 119.147 [1273~"1673 =-0.774lg & = lg 5.623 xlO"2 + 0.774 = -0.48所以k=0.331$"(3) 1673K的可逆反应的速率常数：紅(1 +亠) k+ = 0.331△皿=-MlnK°lgK°：=22800- 2426 =-0.555,^=0.278 19.147x1673 19.147所以：k(\+ [)_ 0.331x(1+ 1]_l・52s"八K°I 0.278 J3.求下列反应的亠G,》及温度为1273K时反应的平衡常数。
Fe2SiOSs) + 2C(石)=2&(s)+ SiO2(s)+2CO已知：FeO(s)+ C(石)=Fe(s)+ CO； A r G,^ = 158970 - 160.25T J • mol~x 2FeO(s)+ SiO2(s)= F-e2SiO2(s)；=-36200 + 21.09T J •解：反应的线形组合关系为：2FeO(s)+ SiO2(s)= Fe2SiO2(s)；△「G,§ = -36200 + 21.09T (1) FeO(s)+ C(石)=Fe(s)+ CO；△,.&；； = 158970 - 160.25T (2) Fe2SiO A(s) + 2C(石)=2Fe(s) + SiO2(s)+2CO(3)通过比较可知：A r G；； = -S r G^n(1) + 2A r G;^(2)= 354140 - 314.597 J • moP1由岛=-RT\nK{)可以得到：lg K° :354140 314.59 t t=一------------ + ------- = 1.90 119.147x1273 19.147K。
=79.624.在1773K时与纯氧化铁渣平衡的铁液的氧的质量分数为0. 208%,在相同温度下与成分为w(Ca0)=36. 4%, w(M g0)=3. 2%, w(Mn0)=3. 6%,w（SiO：）=36. 6%, w（FeO）二20. 2%的熔渣平衡的铁液的氧的质量分数为0. 066%。
试计算熔渣中FeO的活度。
一、简答题（共5题，每题4分，共20分）3.何为化合物的分解压、开始分解温度及沸腾分解温度？分解压：化合物分解反应达平衡时，气体的平衡分压；（2分）开始分解温度：当化合物的分解压等于环境中相应气体的分压时的温度; （1分）沸腾分解温度：当化合物的分解压等于环境中气体的总压时的温度。
（1分）4.何为溶液中组分的标准溶解吉布斯自山能？写出形成质量1%标准溶液的标准溶解吉布斯自山能汁算式。
标准溶解吉布斯自山能：某纯组分溶解于熔剂中，形成标准溶液时吉布斯自由能的变化值；（2分）形成质量1%标准溶液的标准溶解吉布斯自山能讣算式：M△G：；|=RTln（Y；）—） o （2 分）11lOOMi5.何为氧化物的氧势？氧化物的氧势与其稳定性关系如何？氧化物的氧势：在一定温度下氧化物分解反应达平衡时，反应的RT In Po2（平）；（2 分）氧化物的氧势与其稳定性关系：氧化物的氧势值越大，其稳定性越差。
（2分）四、计算题（共3题，每题12分，共36分） 2.在1873K 时与纯氧化铁渣平衡的铁液的氧的质量分数为0. 211%,与成分为 w （CaO ）=36. 4%, w （MgO ）=3. 2%, w （Mn0）=3. 6%, w （SiO 2）=36. 6%, w （FeO ） =20. 2%的熔渣平衡的铁液的氧的质量分数为0. 052%。
试汁算熔渣中FeO 的活度与活度系 数。
（FeO ）= [Fe] + [O] （1分） [%O]Lo =---------------- 二 aFeO.0 211 =0.211 1（2分）[%OJ a FeO = -------Lo 0.052（1分）0.211 a FeO VFeO = -------XFeO 0.246（2分）XFeO 36.4IlCaO = ------ 56 = 0.65（0. 5 分） 3.2nMgo =—二 ' 40 ：0.08 （0.5 分） 36.6nSiO2 = ------ 60 = 0.61（0.5 分） 20.2nFeO = ------ : 72 = 0.28 （0.5 分）3.6nMnO =--------------- 二：0.05 （0.5 分） 工n = 1.67（0.5 分）nFeoA FeO = ------ -0 28-0.168（1分）解:n 1.673•用不锈钢返回料吹氧熔炼不锈钢时，采用氧压为1.5xlO 4Pa 的真空度，钢液中 珞的活度acr= 10.85及碳的活度系数& =0.74,试求吹炼温度为2023K 时钢液的 碳含量w[C]o已知:反应 4[C] + (CrsO4)= 3[Cr] + 4CO 的AG 0 = 934706 - 617.22T （J ・ moL ）。
l g K = -—=RT一934706-617.22x2023 却o （3 分） 19.147x2023 Pco =0.15atm, acr = 10.85 , fc = 0.7431g 10.85 +41g0.15 -41gac =8.10 lg ac = —2.071 （2 分） ac = 0.00849（ 2 分）ac 0.00849w[CJ =—二1C=OX =0.011 住分） YF C O =0.246 0.168= 1.46（2分）解:4[C] + （CrsO4）= 3[Cr] +4COlgK = 31gacr + 41g Pco -41gac学生班级________________ 学生学号：匚1匚1匚11□匚1匚］匚1匚II□匚1匚II□学生姓名：_____________ …•装订线.......装订线 ........ 装订线.......... 试卷须与答题纸一并交监考教师........... 装订线....... 装订线........ 装订线。