2013年冶金物理化学考研试题

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1、北京科技大学2013年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================================================试题编号：809试题名称冶金物理化学（共7页）适用专业：冶金工程、冶金工程（专业学位）说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。考试用具：无存储功能计算器。======================================================================

2、=======================================此试卷包含两部分：其中第一部分适用于冶金工程（不含生态学）考生，第二部分仅适用于生态学考生。第一部分（适用于冶金工程<不含生态学>考生）1、简要回答下列问题（第1-8小题每题7分，第9小题14分，共70分）1）当铁液中组元i的浓度趋于零时，试推导以纯物质标准态的活度及活度系数与以1%标准态的活度及活度系数的关系。2）对如下反应（SiO2）+2[C]=[Si]+2CO(1)△G10=a1-b1TSiO2，（S）+2[C]=[Si]+2CO(2)△G20=a2-b2T在T≤1873K时，讨论△G1

3、0与△G20的关系。3）用热力学原理分析氧势图（Ellingham图）上，为什么标准状态下低位置的金属元素可以还原高位置的氧化物？4）描述二元系规则溶液的活度系数的计算方法，并与Wagner模型计算进行对比。5）用分子理论模型简要描述如何解决CaO-FeO-SiO2三元系高碱性炉渣溶液各组元活度的计算，并写出各组元活度的表达式？6）试用热力学原理证明，为什么化学反应△G0与温度T的关系为线性？其意义如何？7）试推导多相反应动力学基本方程，并解释每项的物理意义。-7-8）当用溶质渗透理论处理钢液中的脱碳反应时，假设气泡的半径为r，气泡在钢液中上浮速率为u，写出传质系数的表

4、达式。9）在钢液深度为1米的耐火材料与钢液接触的位置有一个半径为0.001mm的气隙，试问这个气隙能否成为活性气隙？已知钢液中，气液表面张力s值约为1.5N·m-1,q角约为150。，钢液密度为7200kg·m-3，气隙内气体的密度为1000kg·m-3。如果上述气隙是活性气隙的话，初始形成的气泡的直径为多少？2、（25分）对如下相图，F点表示A-B-C三元系的熔体成分，其质量为mF。试分别回答以下的三个问题。（1）能获得多少一次结晶的A？在获得该一次结晶的A过程中体系的自由度是多少？（2）在二次结晶过程，液相组成由H→L变化时，达到L时，体系的组成如何?自由度是多少？

5、获得多少固相，分别是什么?（3）三元共晶开始前，尚余多少液相？3、（25分）已知炼钢炉渣组成及理论光学碱度如下：组元CaOSiO2MnOMgOFeOP2O5W(i)42.68%19.34%8.84%14.97%12.03%2.15%Λi10.480.590.780.510.41）试计算该炉渣的光学碱度；-7-1）试用完全离子溶液模型计算1600℃时炉渣中(CaO)、(MnO)、(FeO)的活度及其活度系数。2）在1600℃下，若此时钢液中w[O]=0.058%，试确定此渣的氧化还原性。4、（30分）装有30t钢液的电炉,钢水深度50cm,1600°C在电炉的氧化期用含有

6、高浓度的FeO的氧化性炉渣脱除钢液中的Mn，假设炉渣的厚度远小于钢液的深度。已知Mn在钢水中的扩散系数为1.1X10-8m2/s,钢渣界面上金属锰含量为0.03%(质量分数),钢液原始[Mn]为0.3%(质量分数),经过30分钟后，钢液中锰含量降至0.06%(质量分数)。1）分析此过程脱除Mn反应的机理及对可能的限制环节的确定？2）求Mn在钢液边界层中的传质系数及钢液边界层的厚度。第二部分(仅适用于生态学考生，其他考生不答此部分)一、填空题（每空1分，共35分）电阻丝绝热1热力学第一定律的数学表达式为:；若规定系统吸热为正，放热为负，系统得功为正，对环境作功为负，如右图

7、所示，一绝热、无质量、无摩擦的活塞将与外界绝热的容器分为体积相等的左右两室，室中均充有n、p1、T1的理想气体。若右室中装有一电热丝，并缓慢通电加热右室气体，于是活塞逐渐向左移动，此时，如以右室气体为系统时，此过程的Q（右）0，W（右）0；如以左室气体为系统时，则此过程的W（左）0，Q（左）0。2对理想气体的单纯变化过程，式适用于过程；而对于真实气体的单纯变化过程，式适用于过程。3用一绝热隔板将绝热箱分成两部分，分别装有压力、温度均不相同的两种气体。当将隔板抽走后，气体便进行混合，若以整个气体为系统，则此混合过程的-7-Q0，△U0。4某