2005博士入学冶金原理

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1、中国科学院过程工程研究所2005年招收攻读博士学位研究生入学考试《冶金原理》试题（答案写在答题纸上，试题随答卷收回满分100分考试时间：180分钟）第1题为必做题（10分）；从2~9题中，任选6题完成，每题均为15分。一.选择题1.水煤气反应CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)在600oC，100kPa下达到化学平衡。当p＝5000kPa时，各气体的逸系数为：r(CO2)=1.90,r(H2)=1.10,r(CO)=1.23,r(H2O)=0.77,则平衡点（）(A)向右移动(B)不移动(C)向左进行(D)不能确定2

2、.将溶液按混合焓和混合熵的变化情况进行分类，可以得到理想溶液、规则(正规)溶液、无热溶液和实际溶液。理想溶液的条件是（）(A)ΔHM=0ΔSM=ΔSid(B)ΔHM≠0ΔSM=ΔSid(C)ΔHM=0ΔSM≠ΔSid(D)ΔHM≠0ΔSM≠ΔSid3.体系的自由度F与独立组元数C、平衡共存相数P及外界影响因素n之间的关系为F=C－P＋n，对于常压下的炉渣体系，不考虑电场和磁场等因素的影响时，自由度f等于（）(A)C－P＋1(B)C－P＋2(C)C－P＋3(D)C－P4.雷诺（Reynolds）数Re的物理意义（）(A)惯性力/黏滞

3、力,ul/ν(B)惯性力/重力,u2/gl(C)惯性力/表面张力,ρlu2/gσ(D)动量传输系数/热扩散系数,ν/α5.在三元系相图中，浓度三角形不存在的规则是（）(A)等含量规则(B)直线规则(C)重心规则(D)位移规则二.分析脱硫反应热力学，并比较在高炉、电炉和转炉中各种因素对脱硫反应的影响规律。三.Au和Sb分别在1333K和903K时熔化，二者形成一种化合物AuSb2在1073K有一个不相合熔点，600K时该化合物与Sb形成低共熔混合物。(1)试画出符合上述数据的简单二元相图，并标出所有相区的组成；(2)画出熔融物含Au

4、为50mass％时的步冷曲线。已知Au的Sb原子量分别为197和122。试题名称：冶金原理共2页第2页一.在冶金实验中常利用H2-H2O(g)混合气体，获得氧分压很低的气体，当混合气体中H2O与H2的压力之比为0.2和温度为1580oC时，计算出气相的平衡氧分压。已知：2H2＋O2=2H2O(g)ΔGo=－495000＋111.76TJ/mol简单说明水煤气反应的热力学原理和与温度的关系。已知：CO＋H2O(g)=CO2＋H2ΔGo=－36571＋33.51TJ/mol二.含0.0105mass%铝的液体铁与氧化铝坩埚达到平衡，可

5、用下面的反应式表示Al2O3(s)=2[Al]+3[O]在2000K下的标准平衡常数K＝3.16x10-12，计算熔体中残留氧含量满足lg[O%]－3.54[O%]＋2.48=0的关系。已知：Fe-O二元系中foo=1，即eoo=0；Fe-Al二元系中fAlAl=1，eoAl=－3.15；Al和O的原子质量M分别为27和16，eAlO＝eoAlMAl/MO。三.什么是表面活性物质？什么是Marangoni流动？说明温度对表面张力的影响。在1873K，Fe-S熔体中的硫含量从0增加到[mass%S]＝0.03时，表面张力从1.79N

6、/m下降到1.41N/m，近似计算表面吸附量（已知吸附方程为Γi=－(1/(RT))(∂σ/∂lnai)）四.如何从实验数据来确定化学反应的级数，分别写出0级、1级和2级反应速率的微分式或积分式。如何根据温度与反应速度常数的关系（lnk=lnA－E/(RT)），使用实验数据求出反应的表观活化能。五.简单叙述氯化冶金的基本原理。利用什么特性，为氯化冶金方法分离和提取金属，提供了有利条件。目前TiCl4的生产是在沸腾流化床中加入高钛渣、石油焦、氯气，在900℃左右进行。从下面的TiO2与Cl2的ΔGo－T关系可知，该氯化反应不能发生，

7、然而在实际过程中都是采用沸腾床技术生产出TiCl4，这是为什么？请从热力学角度加以分析和说明。已知：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)ΔGo=184520－57.74TJ/mol2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔGo=－232640－167.78TJ/mol六.举例说明你在攻读硕士学位研究生时，如何用物理化学或冶金原理的知识，来解决实际问题或解释实验结果。试题名称：冶金原理共2页第2页