冶金物理化学
第一章溶液热力学
1、活度相互作用(1.4)
若选“亨利假想态”为标准态,有
若选遵从Herry定律、的状态为标准态,则有
式中,亦分别称作组分j对组分i的活度相互作用系数和组分i的自身交互作用系数。
2、正规溶液模型及性质(1.9)
正规溶液的定义:
当极少量的一个组分从理想溶液迁移到具有相同组成的实际溶液时,没有熵的变化,总的体积不变,后者叫正规溶液。
特点:1)、质点分布完全无序。
2)、
3)、
正规溶液模型特点:
1)形成正规溶液的各组分质点半径相似,交换位置不会改变原有的晶格结构。
2)粒子间的相互作用力是一种近程力,所以,以质点间的相互作用能计算混合焓时,只考虑最邻近质点间的键能。
3)溶液中质点的排列是完全无序的,混合熵等于理想溶液的混合熵。
第二章吉布斯自由能变化
()
1、化学反应的ΔG和ΔG 。
(2.1.2)
(1).化学反应的ΔG和ΔG的含义不同,其中
表示一化学反应的Gibbs自由能变化;而
表示以化学反应的标准Gibbs自由能变化。
(2).标准态确定,ΔG 确定。
2、化学反应等温方程应用(p58)
3、平衡移动原理(改变活度)(p86)
第三章相图
分析冷却过程(切线规则,三角形规则)
1、生成异分熔点化合物的三元系相图。
(p106参考p114表格)
2、实际相图及其应用(p114)
CaO-SiO2-Al2O3三元相图分析及应用
第四章熔渣及冶金熔体反应热力学
1、完全离子溶液模型(p132 例4-1)
2、熔渣的去硫能力
热力学条件:1 高温2 高碱度3 低氧势4 铁水成分合适5高硫熔渣
3、熔渣的去磷能力
热力学条件:1 较低的熔池温度2 高碱度渣3 高氧化性4 多次放渣造新渣
第五章熔锍
1、造锍反应:
FeS(l)和Cu2O(l)在高温下将发生反应:
该反应的平衡常数K值很大,表明反应向右进行得很彻底。
一般来说,体系中只要有FeS存在,Cu2O就会转变成Cu2S,进而与FeS形成铜锍(FeS1.08-Cu2S),所以常常把上述反应视为造锍反应。
2、造渣反应:
熔炼炉中产生FeS的如果遇到SiO2,将按下列反应生成铁橄榄石炉渣:
炉内的Fe3O4也会与SiO2作用,生成铁橄榄石炉渣:
3、间断吹炼过程
第一周期:吹炼初期,FeS氧化反应Gibbs自由能最负,优先氧化;FeS浓度降低时,Cu2S氧化成CuO,但只是氧的传递者,
第二周期:当FeS降低到一定值时,上述作用停止,Cu2S与CuO反应生成粗铜
第七章电解质水溶液(计算题,电化学)
1、点位-pH图绘图步骤:
a.确定体系中可能发生的各类反应及每个反应的平衡方程式。
b. 由热力学公式计算反应的,求出平衡常数K或。
c.导出各个反应的与pH的关系式。
d.根据与pH的关系式,在指定离子活度或气相分压的条件下,计算各个温度下的与pH值。
e.绘图
第八章冶金动力学
1.冶金动力学的基本特征是什么?
答:由于冶金反应多为高温多相反应,绝大数情况下,化学反应速率很快,不会成为限制环节。
而扩散与传质则比化学反应慢得多,在这种情况下,扩散与传质构成冶金过程的限制环节。
同时,冶金过程常常伴有流体流动和传热现象发生,因此,冶金动力学的研究必然要涉及动量传递、热量传递和质量传递等冶金传输问题。
2.何谓多相反应的限制环节?确定多相反应的限制性环节有哪些方法?
a.限制环节:研究冶金反应动力学主要是确定反应速率,反应的总速率取决于各个环节中最慢的环节。
b.方法:
1)活化能法:此法是基于温度对多相反应速率的影响来预测限制环节。
当活化能E>400kJ/mol,过程处于界面化学反应控制;当活化能E<150kJ/mol,过程由扩散传质控制。
2)浓度差法:当界面反应速率很快,同时有几个扩散环节存在时:①相内与界面浓度差较大者为限制环节②各环节的浓度差相差不大,则同时对过程起作用③如果在界面附近不出现浓度差或浓度差极小,则过程处于界面化学反应控制之中。
3)搅拌法:如果温度对反应速率影响不大,而增加搅拌强度,则使反应速率迅速增加,说明是扩散传质是限制环节。
3.气-固反应动力学----------未反应核模型
反应步骤如下:
a.还原气体A通过气相边界层向矿球表面扩散,即外扩散;
b.气体A向反应界面扩散,铁离子也通过产物层向内部扩散,即内扩散
c.在反应界面上气体A与铁氧化物发生还原反应,包括吸附脱附
d.气体产物通过固体产物层向矿球表面扩散
e.气体产物离开矿球表面向气相内部扩散。