2009-10冶金物理化学2标准答案和评分标准格式

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1、………………………………装………………………………订…………………………………线………………………………2009~2010学年第二学期期末考试《冶金物理化学1》试卷(A)标准答案和评分标准﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉计算所需数据:=0.140,=0.080,,=-0.053,=0.13,=0.110,=0.120,原子量:Ca:40,Si:28,Fe:56,Mg:24,V:51,Mn:55,P:31,Al:27,S:32,O:16,Ni:58.7一、填空题(每小题3分,共30分)1.水煤气反应式为CO2+H2=CO+H2

2、O,压力对该反应没有/无影响。2.冶金过程使用的还原剂主要有固体C、CO、H2,其中C的还原能力最强,又称为万能还原剂。3.化合物分解需要在一定的温度和压力下进行,实际生产中要使化合物分解,必须把它加热到沸腾温度。4.铁氧化物的还原顺序为Fe2O3、Fe3O4、FeO,其中Fe2O3最容易还原,FeO最难还原。5.用硅和铝作还原剂还原氧化物制取低碳合金或纯金属的方法称为金属热还原法。6.火法精炼的目的主要有除去有害杂质、生产规定含量合金元素的金属、回收有经济价值的稀贵金属7.脱硫反应发生的有利条件是高温、高碱度、低氧化性、大渣量。8.炼钢脱磷反应的分子

3、方程式为:2[P]+3(CaO)+5(FeO)=(3CaO.P2O5)+Fe,离子方程式为2[P]+8(O2-)+5(Fe2+)=2(PO43-)+5[Fe]。9.钢液真空处理时发生的主要反应有脱氧、脱气、脱硫、夹杂物及挥发元素的去除。10.未反应核模型中,半径为r0的矿球的还原度R和穿透度f与反应界面处的矿球半径r的关系分别为R=1-(r/r0)3和f=1-(r/r0)。二(15分)、FeO与CO发生间接还原反应,试求气相成分为φCO=70%,φCO2=30%,总压为120kPa时,FeO的还原开始温度。若使还原开始温度不高于1000K,求所需要的C

4、O、CO2气相成分。已知:FeO(S)+CO=Fe(S)+CO2,△G0=-22800+24.26TJ/mol解:解:该反应前后气体组分的摩尔数代数和=0,因此反应与体系总压无关。△G=△G0+RTlnJ=-22800+24.26T+8.314Tln(φCO2/φCO)(2分)=-22800+24.26T+8.314Tln(30/70)=-22800+17.22T=0(2分)T开=22800/17.22=1324K(2分)若T开≤1000K,则△G=△G0+RTlnJ=-22800+24.26T+8.314TlnJ(2分)=-22800+24.26*1

5、000+8.314*1000lnJ=1460+8314lnJ≤0(2分)lnJ≤-0.1756,J≤0.839(2分)又φCO2+φCO=100%,(1分)所以:φCO=54.4%,φCO2=45.6%(2分)三(15分).在真空中向含Cr18%,Ni9%的不锈钢吹氧,使含碳量降低到0.025%,钢液的温度不高于1650℃,问需要多大的真空度?已知:4[C]+Cr3O4(s)=3[Cr]+4CO,ΔGθ=934706-617.22TJ/mol解:反应的平衡常数,故1650℃K=7.096×106(3分):=-0.0003×18+(-0.12)×0.02

6、5+0.0002×9=-6.6×10-3(2分)=0.985=0.985×18=17.73(2分):=0.14×0.025+(-0.024)×18+0.012×9=-0.3205(2分)=0.4780.025=11.95×10-3(2分)6=0.0714(2分)当假定从熔池中放出的CO的分压和真空室中的压力相等时,真空度=7233Pa。(2分)四(10分).向温度为1673K,组成为0.30%Si、0.50%Mn、0.20%P、0.10%S的碳饱和铁水中加入CaC2进行炉外脱硫处理,试求脱硫后铁水的最低含硫量。已知:CaC2(S)+[S]=CaS(S)

7、+2[C]△G0=-352794+106.70T(J)铁水中碳饱和溶解度为[%C]sat=1.34+2.54×10-3t(/℃)。[C]的标准态为石墨,[S]的标准态为质量1%浓度溶液。解.T=1673K,铁水中碳的饱和溶解度为[%C]sat=1.34+2.54×10-3×1400=4.90(1分)lnK=-△G0/RT=352794-106.70T/(8.314T)=12.535(1分)K=276500(1分)对碳饱和溶液,铁水中[C]的标准态为石墨,=1(1分)(2分)(1分)(1分)=0.028[%S]+0.112×4.90+0.063×0.30

8、-0.026×0.50+0.290×0.2=0.613(忽略[%S],[%S]=0)=4.10

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