华北理工冶金原理本科试题（两套）及参考答案

学号______________姓名_______________班级_______________学院_______________河北理工大学冶金过程热力学及动力学课试卷A学号______________姓名_______________班级_______________学院_______________河北理工大学冶金过程热力学及动力学课试卷A2009~2010学年第一学期共2页第1页┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊注：1.试题请按照模板编辑，只写试题，不留答题空白；2.内容请勿出边框。教研室主任：年月日题号一二三四五总分分数一、单项选择题（每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，把正确答案写在下面表格对应的题号中，每小题1分，共20分。）序号12345678910答案序号11121314151617181920答案1、若，则溶液中组元i的饱和溶解度会随着组元j浓度的增大而()A、增大；B、减小；C、不变；D、可能增大也可能减小2、随着转炉熔池深度的增加，碳氧浓度积（）A、增加；B、降低；C、先增加后降低；D、不变3、标准吉布斯自由能，如果反应吸热，则值可能（）A、；B、；C、；D、4、活度的定义式aB=pB/pB(标)，以纯物质为标准态，以拉乌尔定律为基准时，pB(标)为（）A、；B、；C、；D、5、铁液中溶解元素的活度通常选择（）为标准态A、纯固态物质；B、假想纯物质；C、纯液态物质；D、质量1%溶液6、（）的元素在铁液中溶解度很小，在高温下易挥发。A、；B、；C、；D、7、（）可以判断反应在一定条件下进行的程度。A、；B、；C、a；D、8、菲克第一定律适用于（）A、非稳定态扩散；B、稳定态扩散；C、既适用于稳定态扩散，也适用于非稳定态扩散；D、既不适用于稳定态扩散，也不适用于非稳定态扩散9、根据边界层模型，传质系数的计算式为（）。A、；B、；C、；D、10、温度升高，（）A、D（扩散系数）增加，k（化学反应速率常数）降低；B、D增加，k增加；C、D降低，k增加；D、D降低，k降低11、（）对钢液中氮氢的溶解度没有影响A、温度；B、压力；C、浓度；D、其它组分12、氧在钢液中的溶解反应（）西华特定律A、不遵循；B、遵循；C、在一定条件下遵循；D、任何条件下都不遵循13、关于黏度的描述错误的是（）A、单位质量流体传输的动量脉冲量；B、单位速度梯度下，作用于平行的液层间单位面积的摩擦力；C、只有流体才具有黏度；D、黏度不服从牛顿内摩擦定律14、利用（）可以判断相界线的是共晶线还是转熔线A、切线规则；B、三点结线规则；C、温度最高点规则；D、杠杆规则15、化合物分解压越大，化合物越（）分解、化合物越（）A、容易，稳定；B、容易，不稳定；C、不容易，稳定；D、不容易，不稳定16、H2O和CO2相比，（）A、高温时，H2O比CO2稳定；B、高温时，CO2比H2O稳定；C、不论温度高低，CO2都比H2O稳定；D、不论温度高低，H2O都比CO2稳定17、对间接还原反应描述不正确的是（）A、间接还原反应间接消耗了碳；B、间接还原均为吸热反应；C、压力对间接还原反应没有影响；D、欲使氧化物全部还原，CO需要一定的过量倍数18、有利于熔渣中SiO2还原的热力学条件（）A、高温，低碱度；B、高温，高碱度；C、低温，低碱度；D、低温，高碱度19、脱碳反应的积极作用不包括（）A、放热；B、CO气体搅拌；C、脱硫；D、脱气去夹杂20、相同温度下，Si、Al、Mn脱氧能力大小顺序为（）。A、Mn>Si>Al；B、Si>Al>Mn；C、Al>Mn>Si；D、Al>Si>Mn二、简答题（每小题5分，共50分）1、简述熔渣分子结构理论假说的要点。2、请写出菲克定律的数学表达式及各物理量的物理意义。3、图1为含有一个二元化合物的三元系相图，试问：体系点M1、M2和M3的结晶终点分别为哪个点？结晶终了时固相组成分别是什么？4、利用CO-CO2混合气体对低碳钢渗碳，温度如何影响渗碳过程，为什么？5、炼钢初期加石灰快速造渣是否有利于[Si]的氧化。6、真空脱氧利用的脱氧剂是什么？解释真空脱氧的热力学原理。诚信承诺：本人在考试中真实答卷，没有作弊行为！考试方式：（开卷闭卷）学号______________姓名_______________班级_______________学院_______________冶金过程热力学及动力学课试卷A共2页第2页学号______________姓名_______________班级_______________学院_______________冶金过程热力学及动力学课试卷A共2页第2页┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊注：1.试题请按照模板编辑，只写试题，不留答题空白；2.内容请勿出边框。教研室主任：年月日7、未反应核模型处理气－固反应的三个主要环节。8、请写出有利于炼钢脱磷的“三高一低”条件。9、按酸碱性可将熔渣中氧化物分为哪三类，三类氧化物如何定义？10、Cr(s)在铁液中的溶解过程为：Cr(s)→Cr(l)→[Cr]，分别以纯固态铬和纯液态铬作为标准态，Cr(s)的溶解吉布斯自有能是否相等，为什么？三、计算题（每小题10分，共30分）1、利用氩气对某成分钢液进行脱气处理，由于氩气中存在水汽，在1873K达到平衡时，试计算此时钢液中氢的质量分数。已知：铁液中氢的溶解度：；钢液中氢的活度系数。2、利用CO还原铁矿石的反应中，1173K时，1273K时。试求反应的活化能。3、用氧气吹炼成分为、的铁水，生成的熔渣成分为、、，与熔池接触的气压为100kPa。试求碳被熔渣中开始氧化的温度。已知：该体系熔渣中，铁液中，考试方式：（开卷闭卷）诚信承诺：本人在考试中真实答卷，没有作弊行为！

2009~2010第一学期《冶金过程热力学及动力学》试题A参考答案及评分标准一、单项选择题（每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，把正确答案写在下面表格对应的题号中，每小题1分，共20分。）序号12345678910答案BABADCBBBB序号11121314151617181920答案CCDABABACD二、简答题（每小题5分，共50分）1、答：熔渣的基本结构单元为电中性分子，包括简单氧化物分子和复杂氧化物分子；（2分）简单分子和复杂分子之间的作用力为范德华力；熔渣可视为理想溶液；（2分）简单分子与复杂分子之间存在动态平衡，并能用平衡常数表示；只有自由氧化物分子具有反应能力。（1分）2、答：（2分）。为扩散通量；为扩散系数；为轴方向的浓度梯度；负号表示扩散通量与浓度梯度的方向相反（3分）。3、答：M1的结晶终点为P；M2和M3的结晶终点均为E。（3分）M1结晶终了时固相组成为A、C和D；M2和M3结晶终了时固相组成为B、C和D。（2分）4、答：渗碳过程为CO的析碳反应，该反应放热，因此温度升高不利于CO析碳反应的发生，不利于渗碳。（5分）5、答：SiO2为酸性氧化物，加入石灰造渣提高熔渣碱度，降低渣中SiO2活度，有利于[Si]的氧化。（5分）6、答：真空脱氧利用碳作为脱氧剂（2分）。，促使反应向右进行，从而使钢液中氧含量降低（3分）。7、答：(1)气体在固相外气体边界层的外扩散（2分）；(2)气固相间的界面化学反应（1分）；(3)气体通过固体产物层的内扩散（2分）。8、答：高碱度、高FeO、高渣量、低温度（5分）。9、答：1）碱性氧化物：在渣中能够离解出的氧化物；2）酸性氧化物：能吸收，转变为络离子的氧化物；3）两性（中性）氧化物：在酸性熔渣中能离解出，显示碱性，而在碱性熔渣中能吸收，显示酸性。10、答：不相等。（3分）纯固态铬为标准态，，纯液态铬为标准态，。（2分）三、计算题（每小题10分，共30分）1、解：（4分）求：根据西华特定律：，在标准状态（）下，氮的溶解度为：（4分）因此：%（2分）2、解：根据阿仑尼乌斯公式：（5分）（1）（2）（3分）（1）－（2）可得：（2分）3、解：（4分）由于：（2分）（2分）所以：时，碳开始被氧化，即开始氧化温度为：（1分）（1分）

学号______________姓名_______________班级_______________学院_______________河北理工大学冶金过程热力学及动力学课试卷B学号______________姓名_______________班级_______________学院_______________河北理工大学冶金过程热力学及动力学课试卷B2009~2010学年第一学期共2页第1页┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊注：1.试题请按照模板编辑，只写试题，不留答题空白；2.内容请勿出边框。教研室主任：年月日题号一二三四五总分分数一、单项选择题（每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，把正确答案写在下面表格对应的题号中，每小题1分，共20分。）序号12345678910答案序号11121314151617181920答案1、若，则溶液中组元i的饱和溶解度会随着组元j浓度的增大而()：A、增大；B、减小；C、不变；D、可能增大也可能减小2、金属液的表面张力随温度的升高而（）A、不变；B、增加；C、减小；D、不一定3、反应标准吉布斯自有能，如果反应前后气体物质的量增加，则B值可能（）A、B<0；B、B>0；C、B=0；D、B>>04、活度的定义式aB=pB/pB(标)，以质量1%溶液为标准态，以亨利定律为基准时，pB(标)为（）A、；B、；C、；D、5、熔渣组分的活度通常选择（）为标准态A、纯物质；B、以假想纯物质；C、亨利定律；D、质量1%溶液6、（）的元素与铁原子形成稳定的化合物。A、；B、；C、；D、7、与选择标准态无关的热力学参数为（）A、；B、；C、aB；D、xB8、菲克第二定律适用于（）A、非稳定态扩散；B、稳定态扩散；C、既适用于稳定态扩散，也适用于非稳定态扩散；D、既不适用于稳定态扩散，也不适用于非稳定态扩散9、利用（）可以建立铁矿石间接还原反应的动力学模型。A、未反应核模型；B、双膜模型；C、多孔体积反应模型；D、表面更新模型。10、流体流速增加，（）A、δ（有效边界层厚度）降低、J（扩散通量）降低；B、δ降低、J增加；C、δ增加、J降低；D、δ增加、J增加；11、过冷度大，钢液（）A、容易凝固；B、不容易凝固；C、临界半径减小；D、临界吉布斯自有能减小12、不考虑其它因素的影响，温度升高，铁中氢的溶解度（）A、升高；B、降低；C、铁液中降低；D、固态铁中降低13、以下因素中不影响熔渣黏度的因素为（）A、熔渣酸碱性；B、熔渣氧化性；C、熔渣组分；D、与之接触的金属液黏度14、利用（）可以判断相界线的温降方向A、切线规则；B、三点结线规则；C、温度最高点规则；D、杠杆规则15、氧化物氧势越高，氧化物越（）分解、氧化物越（）A、容易，稳定；B、容易，不稳定；C、不容易，稳定；D、不容易，不稳定16、CO和CO2相比，（）A、高温时，CO比CO2稳定；B、高温时，CO2比CO稳定；C、不论温度高低，CO2都比CO稳定；D、不论温度高低，CO都比CO2稳定17、（）利于水蒸气氧化固体碳A、高温、低压；B、高温、高压；C、低温、低压；D、低温、高压18、对直接还原反应描述不正确的是（）A、直接还原反应利用碳作为还原剂；B、直接还原均为吸热反应；C、压力升高有利于直接还原反应的进行；D、直接还原反应为间接还原和布都阿尔反应的叠加19、有利于熔渣中MnO还原的热力学条件（）A、高温，低碱度；B、高温，高碱度；C、低温，低碱度；D、低温，高碱度20、相同温度下，Si、Al、Mn脱氧常数大小顺序为（）A、Mn>Si>Al；B、Si>Al>Mn；C、Al>Mn>Si；D、Al>Si>Mn二、简答题（每小题5分，共50分）1、试述熔渣离子结构理论的要点。2、什么是稳定态扩散和非稳定态扩散？菲克第一定律的表达形式是什么？3、图1为含有一个二元化合物的三元系相图，试给出相界线温度降方向，并判断三元无变量点的性质。4、利用氧势图解释在炼钢过程中Cr能够被氧化也能被还原的热力学原理。5、解释吹氧不能直接氧化脱除铁水中磷的热力学原理？转炉炼钢如何脱磷？6、双膜模型处理液—液两相反应的三个主要环节。7、请写出有利于炼钢脱硫的“三高一低”条件。8、如何判断熔渣的氧化还原性？何为氧化渣和还原渣？诚信承诺：本人在考试中真实答卷，没有作弊行为！考试方式：（开卷闭卷）学号______________姓名_______________班级_______________学院_______________冶金过程热力学及动力学课试卷B共2页第2页学号______________姓名_______________班级_______________学院_______________冶金过程热力学及动力学课试卷B共2页第2页┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊〇┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊注：1.试题请按照模板编辑，只写试题，不留答题空白；2.内容请勿出边框。教研室主任：年月日图19、什么是碱度，利用碱度划分熔渣酸碱性的标准。10、什么是氧势，如何利用氧势线判断氧化物的稳定性？三、计算题（每小题10分，共30分）1、试计算某成分钢液在1820K及氮分压为30kPa下的含氮量。已知：铁液中氮的溶解度：；钢液中氮活度系数。2、已知一级反应的反应物浓度与反应时间的关系为，试计算反应完成99.9%所需时间是其半衰期的几倍？3、在1900K和压力为100Pa的真空条件下，能否用MgO坩锅盛的铁液（设）。已知：(1)(2)考试方式：（开卷闭卷）诚信承诺：本人在考试中真实答卷，没有作弊行为！

2009~2010第一学期《冶金过程热力学及动力学》试题B参考答案及评分标准一、单项选择题（每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，把正确答案写在下面表格对应的题号中，每小题1分，共20分。）序号12345678910答案ACACABDAAB序号11121314151617181920答案AADCBAACBA二、简答题（每小题5分，共50分）1、答：熔渣由带电离子组成，包括简单阴离子、简单阳离子和复合阴离子（2分）；正负离子之间的作用力为静电引力；（2分）渣－金反应为电化学反应。（1分）2、答：（浓度不随时间变化）为稳定态扩散（2分）；（浓度随时间变化）为非稳定态扩散（2分）。菲克第一定律（