2023年钢铁冶金原理试题及答案

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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（或范得华）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缘由。

2.钢液中[C]和[Cr]之间存在化学反应：

344[C](CrO)3[Cr]4CO+=+，试用热力学原理分析有利于实现去碳保铬的热力学条件。

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GCrl5钢的表面张力分离为及1-?mN，两者的接触角38=α。试求钢--渣的界面张力，并确定此种还原渣能否在钢液中乳化?解：

305

.138cos45.063.1245.063.1cos

202222

=???-+=-+=smsmmsσσσσσ铺展系数：125.0305.145.063.1-=--=--=mssmSσσσ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，l173K的速率常数

12110987.2--?=sk，1273K的速率常数12210623.5--?=sk试求：(1)

反应的活化能；(2)1673K的速率常数k值；(3)1673K的可逆反应的速率常数：)1

1(0K

k++。反应为

()2COFeOCOsFeO+=+；TGm

r26.24228000

+-=?1-?molJ解：（1）由??

???-=RTEkkaexp0可得：??

????-=?-1173314.8exp10978.202aEk

??

????-=?-1273314.8exp10623.502aEk先对上两式取对数，而后在相减，可得：

??

???--

=??--1273111731

147.1910623.510978.2lg2

2

aE

12

2

78923127311173110623.510978.2lg147.19?=-

?

???

????-=

molJEa

（2）1673K下的k

774.01673112731147

.1978923

10623.5lg

2-=??

???--=?-k48.0774.010623.5lglg2-=+?=-k

所以1331.0-=sk

（3）1673K的可逆反应的速率常数：)1

1(0

Kk+

+331.0==+kk

00

lnKRTGMr-=?

555.0147

.1926

.241673147.1922800lg0-=-?=

K,278.00=K

所以：1

052.1278.011331.0)11(-+=??

???+?=+

sKk3.求下列反应的0

mrG?及温度为1273K时反应的平衡常数。

()()()()COsSiOsFeCsSiOFe222242++=+石

已知：

()()()COsFeCsFeO+=+石；TGm

r25.1601589700

-=?1-?molJ()()()sSiOFesSiOsFeO2222=+；TGm

r09.21362000

+-=?1-?molJ解：反应的线形组合关系为：

()()()sSiOFesSiOsFeO2222=+；TGm

r09.21362000

+-=?（1）

()()()COsFeCsFeO+=+石；TGm

r25.1601589700

-=?（2）()()()()COsSiOsFeCsSiOFe222242++=+石0

mrG?（3）

通过比较可知：

()()TGGGmrm

rmr59.3143541402210

00-=?+?-=?1-?molJ由00

lnKRTGM

r-=?可以得到：90.1147

.1959

.3141273147.19354140lg0=+?-

=K1

62.790=K

4．在1773K时与纯氧化铁渣平衡的铁液的氧的质量分数为%，在相同温度下与成分为w(CaO)=%，w(MgO)=%，w(MnO)=%，w(SiO2)=%，w(FeO)=%的熔渣平衡的铁液的氧的质量分数为%。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、开头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）

开头分解温度：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由能？写出形成质量1%标准溶液的标准溶解吉布斯自由能计算式。

标准溶解吉布斯自由能：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由能计算式：

)M100Mln(RTGi

j

i0]i[γ=?。(2分)

5.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

平）(2oPlnRT；（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%，与成分为

w(CaO)=%，w(MgO)=%，w(MnO)=%，w(SiO2)=%，w(FeO)=%的熔渣平衡的铁液的氧的质量分数为%。试计算熔渣中FeO的活度与活度系数。

解：()]O[]Fe[FeO+=(1分)

211.01

211.0a]O[%LFeOO===（2分）

246.0211

.0052

.0L]O[%aOFeO===

（1分）FeO

FeOFeOFeOX246

.0Xa==

γ（2分）65.056

4

.36nCaO==

（分）08.040

2

.3nMgO==

（分）61.060

6

.36n2SiO==

（分）28.072

2

.20nFeO==

（分）05.071

6

.3nMnO==

（分）∑=67.1n（分）

168.067

.128

.0nnXFeOFeO===∑（1分）

46.1168

.0246

.0FeO==γ(2分)

3.用不锈钢返回料吹氧熔炼不锈钢时，采纳氧压为4

105.1?Pa的真空度，钢液中

铬的活度85.10aCr=及碳的活度系数74.0fC=，试求吹炼温度为2023K时钢液的碳含量w[C]。

已知：反应CO4]Cr[3)OCr(]C[443+=+的

)molJ(T22.617934706G10-?-=?。

解：CO4]Cr[3)OCr(]C[443+=+

4

C

4

CO

3CraPaK?=(3分)CCOCralg4Plg4alg3Klg-+=

10.82023

147.192023

22.617934706RTGKlg0=??--=?-=（3分）

atm15.0PCO=，85.10aCr=，74.0fC=

10.8alg415.0lg485.10lg3C=-+071.2algC-=（2分）

00849.0aC=（2分）

011.074

.00084