冶金原理复习

第一篇冶金熔体第一章冶金熔体概述1.什么是冶金熔体？它分为几种类型？2.何为熔渣？简述熔渣成分的主要来源及冶炼渣和精炼渣的主要作用。3.熔锍的主要成分是什么？第二章冶金熔体的相平衡图1.在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，并说明其变化规律。X：A10%，B70%，C20%；Y：A10%，B20%，C70%；Z：A70%，B20%，C10%；若将3kgX熔体与2kgY熔体和5kgZ熔体混合，试求出混合后熔体的组成点。2.试分析下图中熔体1、2、3、4、5、6的冷却结晶路线。第三章冶金熔体的结构1.熔体远程结构无序的实质是什么？2.试比较液态金属与固态金属以及液态金属与熔盐结构的异同点。3.简述熔渣结构的聚合物理论。其核心内容是什么？第四章冶金熔体的物理性质1.试用离子理论观点说明熔渣的温度及碱度对熔渣的粘度、表面张力、氧化能力及组元活度的影响。2.什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？3.实验发现，某炼铅厂的鼓风炉炉渣中存在大量细颗粒铅珠，造成铅的损失。你认为这是什么原因引起的？应采取何种措施降低铅的损失？第五章冶金熔体的化学性质与热力学性质1.某工厂炉渣的组成为：44.5%SiO2，13.8%CaO，36.8%FeO，4.9%MgO。试计算该炉渣的碱度和酸度。原子量：Mg24Si28Ca40Fe56Mn55P31Zn652.什么是熔渣的碱度和酸度？3.熔渣的氧化性主要取决于渣中碱性氧化物的含量，这种说法对吗？为什么？4.已知某炉渣的组成为（WB/%）：CaO20.78、SiO220.50、FeO38.86、Fe2O34.98、MgO10.51、MnO2.51、P2O51.67，试求该炉渣的碱度。原子量：Mg24Si28Ca40Fe56Mn55P31Zn655.某铅鼓风炉熔炼的炉渣成分为（WB/%）：CaO10、SiO236、FeO40、ZnO8，试求该炉渣的酸度。原子量：Mg24Si28Ca40Fe56Mn55P31Zn65第二篇冶金过程的热力学基础第六章概述1.已知反应Ni(CO)4(g)=Ni(s)+4CO(g)的mrG=133860-368.1TJ·mol-1试求：（1）标准状态下，分别在300K和400K时能否利用上述反应制取金属镍；（2）在400K时反应进行的限度及当开始时Ni(CO)4(g)的分压为Pθ，并设分解反应过程中总体积不变，求Ni(CO)4(g)的分解率；（3）分析进一步提高转化率的途径。第七章化合物生成—分解反应1．已知反应Li2CO3(l)=Li2O(s)+CO2的mrG=325831-288.4TJ·mol-1(1000~1125K)试求：（a）其分解压与温度的关系；（b）当气相和总压分别为0.2和时，计算其开始分解温度和化学沸腾温度。（c）将1molLi2CO3置于容积为22.4L的密闭容器中控制温度为700℃求Li2CO3的分解率。2．已知反应LaN(s)=La(s)+N2的mrG=301328-104.5TKJ·mol(298~1000K）试求1000K时LaN的分解压。3．试根据式ΔfG*(MeO)=RTlnPO2(MeO)－RTlnPθ说明氧化物的氧势中项的物理意义。4．试解释氧势图上Na2O、MgO的*mfG-T线上各转折点的原因。5．试计算碳酸镁在空气中的开始离解温度和化学沸腾温度。已知：MgO+CO2=MgCO3mrG(T)=-110750.5+120.12T,J6.已知反应2Al（l）+23O2=Al2O3（s）的mrG为mrG=-1680685+321.3TJ·mol-1（923-1973K）求1900K时Al2O3的分解压。第八章热力学平衡图在冶金中的应用1．说明电势-pH图中a线和b线的意义，为什么在Au-H2O中（没有配合物CN-存在）不能控制电势在Au3+的稳定区内，从而使Au浸出进入溶液。2．某物料的主要组分为CuO和FeO在浸出过程中采取什么措施可使两者分离。第九章还原过程1．求碳气化反应在1273K，总压为2×105Pa时气相CO的平衡浓度。1a.试求温度1123K、总压P总=Pθ时，C-CO-CO2系统中气相CO与CO2的平衡成分。2．用硅热还原法按下反应制取金属镁2MgO(s)+Si(s)=2Mg(g)+SiO2(s)已知上反应mrG=610846-258.57TJ·mol-1求还原起始温度与系统中镁蒸气压的关系，及压力由105Pa降为10Pa时开始还原温度降低多少℃。3．利用铝在真空下还原氧化钙，其反应为：6CaO(s)+2Al(l)=3Ca(g)+3CaO·Al2O3(s)mrG=659984-288.75TJ·mol-1求：（a）如使反应能在1200℃进行，需要多大的真空度？（b）如采用1.33Pa的真空度，求CaO被Al还原的开始温度；（c）在同样的真空度（1.33Pa）下，按下反应进行还原:3CaO(s)+2Al(l)=3Ca(g)+Al2O3(s)mrG=703207-261.94T试估计复杂化合物的形成对还原的作用。4.已知炭还原法生产金属铌的反应为：NbO（s）+Nb2C（s）=3Nb（s）+CO（g）其mrG=475334+18.26TlgT-233.97T求PCO分别为10-1Pθ、10-3Pθ、10-5Pθ的条件下，反应开始进行的温度。5.已知下列反应的mrG值：WO2+2C=W+2CO(1)mrG(1)=350846-345.13TW+C=WC(2)mrG(2)=-37620+1.67TWO2+3C=WC+2CO(3)（a）求在标准状态下反应（1）和反应（3）的起始温度；（b）1200K时，反应（1）和反应（3）的平衡CO分压。6.某容器内充满1300K的CO2+CO+O2混合气体和NiO，问应控制氧气分压多大，NiO才能够被还原为Ni?已知：2CO+O2=2CO2,mrG=-564840+173.64T,J2Ni+O2=2NiO,mrG=-468189.6+169.79T,J7.用硅热还原法按制取金属镁2MgO(s)+Si(s)=2Mg(g)+SiO2(s)已知该反应mrG(T)=610846-258.57TJ/mol求还原起始温度与系统中镁蒸气压的关系，及压力由105Pa降为10Pa时开始还原温度降低多少℃。第十章高温分离提纯过程1．已知Sn-Cd合金含Cd1%(质量)，在955K时Cd在Sn中的活度系数为2.26(纯物质为标准态)，Cd的饱和蒸气压33.3kPa，Sn的饱和蒸气压为1.3×10-6Pa。求：（a）955K时上述合金中Cd的蒸气压；（b）气相中镉与锡的摩尔比；2．为提高蒸馏精炼的效果，从热力学上分析，你认为可采取什么措施，并从理论予以说明。3．温度为800K下，用氧化精炼法按下反应从粗铅中除锡[Sn]+2PbO(s)=2Pb(l)+SnO2(s)已知800K时反应J·mol-1J·mol-1同时已知800K时，Sn在Pb中=2.3。求：（a）不加添加剂时，除Sn的限度；（b）设加入NaOH作为熔剂，使熔渣中SnO2活度降为10-3（以纯物质为标准态），求除Sn限度。第三篇冶金过程的动力学基础1.使用收缩核模型的前提条件是什么？2.试分析可以采取哪些措施强化浸出过程？3.什么是速度限制步骤？溶液的热力学性质1．试述以1%溶液标准态时，当实际溶液浓度为1%，在什么条件下，其活度才为1？