冶金原理热力学基础练习题.doc

第一章 热力学基础一、名词解释： （溶液的）活度，溶液的标准态，（活度的相互作用系数），（元素的）标准溶解吉布斯自由能，理想溶液，化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能。二、其它1、在热力学计算中常涉及到实际溶液中某组分的蒸汽压问题。当以纯物质为标准态时，组分的蒸汽压可表示为；当以质量1%溶液为标准态时，组分的蒸汽压可表示为；前两种标准态组分的活度之比为。2、反应MnO(s)+C(s)=Mn(s)+CO(g)，=268650-158.4T ，在标准状态下能进行的最低温度为K。该反应为（填“吸或放”）热反应。当T=991K，总压为101325Pa时，该反应(填“能或否”)向正方向进行；在991K时，若要该反应达到化学平衡的状态，其气相总压应为Pa；若气相的CO分压为，则开始还原温度为。反应MnO(s)+C(s)=Mn(s)+CO(g)，,在标准状态下能进行的最低温度为。3、理想溶液是具有性质的溶液；理想溶液形成时，体积变化为，焓变化为。实际溶液与理想溶液的偏差可用参数来衡量。4判断冶金生产中的化学反应能否向预想的方向进行，在等温、等压下用热力学函数的变化值；若该反应在绝热过程中进行，则应该用函数的变化值来判断反应进行的方向。5冶金生产中计算合金熔体中杂质元素的活度常选的标准态是。对高炉铁液中C，当选纯物质为标准态时，其活度为，这是因为。6物质溶解的标准吉布斯自由能是指；纯物质为标准态时，标准溶解吉布斯自由能为。7热力学中，利用关系式 来讨论化学反应的热效应对反应的影响。当化学反应为吸热时，随着反应温度的升高，平衡常数K的变化趋势为，对化学反应的正反应方向（填“有利”或“不利”）。8、在1873K时，Fe-C系内碳的溶解反应为C(石)=C，其C的活度为，则平衡常数表示为，当碳的溶解达饱和时，其平衡常数为，此时溶解过程的吉布斯自由能变化值为（J）9在1813K时铁液中有反应C+=2CO，其平衡常数表示为，当铁液中的碳含量为1.5%时，其平衡常数的值为420。若铁液中的碳含量达到饱和时，其平衡常数的值为，该反应在1813K的等于(J)。10、反应FeO(S)+CO=Fe(S)+CO2 为可逆反应，其 J.mol-1 ,则1173K时反应的平衡常数K等于。该反应的热效应近似为（J）。 11 恒温、恒压下，判断冶金过程能否进行用热力学函数，在条件下，可用该参数的标准状态变化量来判断化学过程能否进行。12、 某反应中的一反应物473K时有45%分解，在573K时有95%分解，则此反应为 。（填“放热”或 “吸热”）13已知某一气相反应 A(g) B(g)+C(g) 在298K时，k1=0.21s-1，k2=510-9s-1，则该反应在298K时的平衡常数为，该反应的标准吉布斯自由能的变化为 J。 14钢液中的氧与纯氧化铁渣间的反应可表示为FeO(l)=O+Fe(l)，在1873K时的平衡常数为0.23，则此时钢液中的氧含量为；保持温度不变，将上述的纯氧化铁渣换为非纯氧化铁渣，此时反应的平衡常数为。15反应；，则熔化过程的与温度的关系式为，计算的理论依据是，标态下的熔化温度为（K）。16. 4C+(Cr3O4)=3Cr+4CO J.mol-1 ， 在1500，标态下反应的方向是，该反应是（填“吸热”或“放热”），采用真空操作时，对反应的影响是。17、反应，在1100时的平衡常数为0.333，则该温度时反应的标准吉布斯自由能为（J）。保持温度不变，若将产物减少，其反应的平衡常数为，若增加的量，其反应的平衡常数为。降温到1000时测得平衡常数为0.351，则该反应为（填“吸”或“放”） 热。18、活度的标准态是指；冶金中通常采用活度标准态的三种形式是、和。19、在研究钢铁冶金熔体的物化性质时，选择熔体中组元活度的方法通常是：铁液中溶解的合金和杂质以为标态，溶剂铁以为标态，碳溶解在铁液中达到饱和时，选纯物质为标准态其活度等于。20、反应，在1073K时，在此温度和一定的气相成分下G=-125.92KJ/mol，若要判断该反应在该条件下能否进行，用函数，该反应在该条件下（填“能”或“否”）进行。21、铁基合金液中元素的相互作用系数反应了元素j的加入对组元活度系数的作用，若，说明；若，说明。22、冶金中计算一个化学反应过程的焓变、吉布斯自由能变化、熵变的数值时均可用代数组合法得到，其理论依据是。冶金中，计算一个复杂化学反应过程的与温度的二项式，通常采用方法，其理论依据是。23、1000K,反应+ =的平衡常数为,反应的平衡常数为1.719, 则反应 =+的平衡常数为，反应的平衡常数为。24、铁液中硅的浓度为，=0.03，1873K时被氧气()氧化的反应为：Si+O2=SiO2(S)，该铁液中硅的活度等于，氧化反应的G等于(J), 反应（填“能”或“否”）自发进行。25、在1873K时，Fe-C系内碳的溶解度WC=5.5%，其溶解反应为C(石)=C。若C选择纯液态物质为标准态，其溶解过程的平衡常数为，加入硅WSi=0.5%后，仍保持1873K，纯液态物质为标准态，体系内碳的溶解平衡常数为，溶解过程的标准吉布斯自由能变化值为（J）。26、用等温方程讨论冶金中化学反应在等温、等压下能否进行。问：（1）写出等温方程式。（2）说明方程中的参数联系了哪些状态27、什么是物质的标准溶解吉布斯自由能？纯物质标准态的标准溶解吉布斯自由能的表示及数值为何？28、某组元B溶解在溶液中形成饱和溶液，当以纯物质为标态时，组元B的活度为1，为什么？29、若要计算某温度时反应C+=2CO的标准吉布斯自由能变化（C以1%为标准态），至少需要查找哪些基础数据？30、若反应为 铁液中硅的活度为0.1(质量1%溶液标准态)，体系总压为，试计算开始反应的温度。已知： 31、已知氧在熔渣和铁液间的反应为：（FeO）=O+Fe。在1873K时与纯氧化铁渣平衡的铁液的氧的质量分数为0.211%，与组分为的熔渣平衡的铁液的氧的质量分数为0.048%。试计算熔渣中FeO的活度及活度系数。32、 ； 。问：和是否相等？为什么？若使，应满足的条件是什么？33、冶金实验过程中，1600有还原剂时,气相中，问1873K时，用刚玉坩埚会产生多少?已知刚玉坩埚与的反应方程式: J.mol-1 34、冶金实验过程中，1600有还原剂H2存在时,气相中，问1873K时，用石英坩埚做实验，气相中会产生多大的? 已知石英坩埚与H2反应式:T1473K J.mol-1 35在冶炼铜、铅、锌的废气中含有大量的，为防止大气污染和进行综合利用，可将作为硫酸的原料。其中反应的关键步骤为，试问727时，以上反应在下列条件下向哪个方向进行？ 已知 （J） (J)36 将含wC = 3.8、wSi = 1.0的铁水兑入转炉中，在1250下吹氧炼钢，假定气体物质的压力为l00kPa，生成的为纯物质，试问当铁水中C和Si均以1溶液为标准态时，铁水中哪个元素先氧化？已知 =0. 14, =0. 08, =0. 11，=0. 18 = （-117990-84.35T） J/mol （-907100175.73T） J/mol =（22594 - 42.26T) J/mol （-131500-17.24T） J/mol37、在下述条件：温度；熔渣成分组成如表1。测得与此熔渣平衡的钢液中的氧浓度为，氧在钢液中的溶解属于稀溶液。已知： (FeO)=O+Fe(l) 试根据实际测定的钢液中氧浓度，计算熔渣中FeO的活度及活度系数。表1 熔渣中各组分的摩尔量组分FeOMnOCaOMgOSiO2P2O5n0.1670.1250.7620.37