试卷09中期-钢铁冶金原理

重庆大学试卷教务处07版第1页共1页重庆大学钢铁冶金原理课程试卷2010~2011学年第1学期期中考试开课学院：课程号：考试日期：考试方式：考试时间：100分钟题号一二三四五总分得分一、简答题（5分/每小题，共30分）①(6分)在进行冶金中的相关反应计算时，对于金属熔体中的组元，一般采用哪种标准态？对于熔渣中的组元，一般采用哪种标准态？②(6分)写出化学反应速率常数与温度的关系式，说明其中各符号的意义，讨论活化能的大小对反应速率常数随温度变化的影响关系。③(6分)简述熔渣完全离子溶液模型的特点，根据熔渣完全离子溶液模型写出熔渣中FeO活度的计算式。④(6分)请阐述拉乌尔定律和亨利定律。⑤(6分)什么是熔渣的碱度，熔渣的氧化性是如何表示的？试从热力学原理说明熔渣的氧化还原性？⑥(6分)简述双膜理论的假设。二、作图题（6分/每小题，共18分）下图是具有一个不稳定二元化合物的三元系相图，回答下列问题：①(6分)P点是什么点？写出P点发生的反应。E点是什么点？写出E点发生的反应。②(6分)分析图中M1、M2、M3、M4点在温度降低过程中液相及固相的变化，在图中标出结晶路线。③(6分)简述N、P点在温度降低过程中的结晶过程。三、证明推导题（共2题，共16分）①(6分)试导出相互作用系数KBBK。②(6分)什么是反应度？对于球形反应物，推导反应度R与半径r的关系（初始半径为r0）；对于立方体反应物，推导反应度R与边长a的关系（初始边长为a0）。四、计算题（共36分）1（20分）已知条件：温度KT1873；熔渣成分：(%)11.55FeO，(%)9.03MnO，(%)43.54CaO，(%)13.08MgO，2(%)20.43SiO，25(%)2.37PO。实验测定与此熔渣平衡的钢液中氧的浓度为[%]0.054O，氧在钢液中的溶解属于稀溶液。已知：(FeO)=[O]+Fe(l)734.26320][%lglg)(TaOKFeO原子量：31:28:24:40:55:16:56:PSiMgCaMnOFe，，，，，，(a)(5分)根据实验测定的钢液中的氧浓度，计算FeO的活度及活度系数。(b)(10分)利用完全离子溶液模型计算FeO的活度及活度系数，不引入离子活度系数。(c)(5分)利用完全离子溶液模型计算FeO的活度及活度系数，引入离子活度系数：17.053.1lg4422SiOOFex2（16分）1600℃时假设相对原子质量ArB=60的B组元溶于相对原子质量ArA=56的A熔体中，形成A-B熔融合金。已知在不同浓度时，B组元的蒸气压如下表所示，试用三种活度标准态分别求出B组元的活度及活度系数（只求w[B]=0.2%及w[B]=100%两种浓度）。w[B]/%(质量)0.10.20.51.02.03.0100[]xB9.33×10-41.87×10-34.67×10-39.34×10-31.87×10-22.81×10-21Bp1251424402000命题人：组题人：审题人：命题时间：教务处制学院专业、班年级学号姓名公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊重庆大学试卷教务处07版第2页共1页一：①在进行冶金中的相关反应计算时，对于金属熔体中的组元，一般采用服从亨利定律，重量1%浓度溶液为标准态；对于熔渣中的组元，一般采用纯物质为标准态。②化学反应速率常数与温度的关系式为：RTEezk式中：k—化学反应速率常数；R—理想气体常数；T－温度E—活化能；z—频率因子。在频率因子一定的条件下，活化能E越大，则k越小。反之，活化能E越小，则k越大。因为：RTEzklnln所以：2lnRTEdTkdE越大，dTkdln值越大，当温度升高时，k随温度升高而增大得多；E越小，dTkdln值越小，当温度升高时，k随温度升高而增大得少。③④⑤渣中的碱性氧化物CaO含量与酸性氧化物SiO2含量之比为炉渣的二元碱度。二相图题没答案三：①习题上的②已反应了的物质重量占原始重量的百分数，称为反应度，一般用R表示。00设密度为。对于球形反应物：33003434rWrW；30330rrrR3/10)1(Rrr对于立方体反应物：重庆大学试卷教务处07版第3页共1页3300aWaW；30330aaaR3/10)1(Raa四①(a)以100g熔渣作为计算基础，各组分摩尔量的计算结果见表1。表1熔渣中各组分的摩尔量组分FeOMnOCaOMgOSiO2P2O5∑nBn0.1670.1250.7620.3740.3220.0151.7650946.0765.1167.0FeOx在KT1873条件下，钢液中的氧浓度058.0][%O。(FeO)=[O]+Fe(l)734.26320lgTKKT1873640.0734.218736320lgK23.0][%FeOaOK252.023.0058.0KwaOFeO664.20946.0252.0FeOFeOFeOxa(b)根据完全离子溶液模型，熔渣中的离子有：Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、O2-、SiO4-、PO43-。1mol二价碱性氧化物电离形成1mol阳离子和1molO2-：CaO=Ca2++O2-FeO=Fe2++O2-MnO=Mn2++O2-MgO=Mg2++O2-所以：CaOCann2FeOFenn2MnOMnnn2MgOMgnn2428.1MgOMnOFeOCaOBnnnnn络和离子按下列反应形成：44222SiOOSiO322.0244SiOSiOnn消耗644.0222SiOOnn3425223POOOP015.025234OPPOnn消耗045.03522OPOnn所以：739.0325222OPSiOBOnnnn091.134442POSiOOBnnnn阳离子及阴离子的摩尔分数为：534.0428.1762.022BCaCannx117.0428.1167.022BFeFennx088.0428.1125.022BMnMnnnx262.0428.1347.022BMgMgnnx677.0091.1736.022BOOnnx079.0677.0117.022OFeFeOxxa0946.0765.1167.0nnxFeOFeO835.00946.0079.0FeOFeOFeOxa(c)引入离子活度系数，计算公式为：2222OFeOFeFeOxxa17.053.117.053.1lg34444422BPOSiOSiOOFennnx324.017.0091.1030.0322.053.1166.0677.0117.010.22222OFeOFeFeOxxa755.10946.0166.0FeOFeOFeOxa重庆大学试卷教务处07版第4页共1页②重庆大学试卷教务处07版第5页共1页