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《北京科技大学冶金物理化学2008-2009学年期末试题(A)试题and答案.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、北京科技大学2008--2009学年第一学期冶金物理化学试卷（A）院(系)冶金与生态工程学院班级学号姓名试卷卷面成绩占课程平时课程考考核成成绩核成绩占%题号一二三四五六七八九十小计绩%得分得分一、简答（1-6题每小题5分，7-9题每小题8分，共54分）1.试用热力学原理说明在氧势图上为什么位置低的金属元素可以还自觉遵装原位置高的氧化物？守订考解：M和N为两种金属单质。试线规(2x/y)M+O2=(2/y)MxOy,ΔG0(1)氧势图上位置高M则内(2x/y)N+O2=(2/y)NxOy,ΔG0，N(2)氧势图上位置低诚不信00考得
2、据题意：ΔGN＜ΔGM试(1)-(2)得，答绝0(3)不题(2x/y)M+(2/y)NxOy=(2/y)MxOy+(2x/y)N,ΔG3作ΔG03=ΔG0M-ΔG0N＞0,所以热力学上，反应（3）不能向右进行，即在氧势图上位置弊高的金属元素不能还原位置低的氧化物。2.试推导1%标准态的活度与纯物质标准态活度的关系。解：纯物质标准态活度aR,i=Pi/P0,质量1%标准态的活度a%,i=Pi/k%,i,aR,i／a%,i=k%,i/P0=(k%,i/kH,i)(kH,i/P0)=X0iγ0i3.简述分子理论的假设条件。解：熔渣的分子
3、理论假设条件：（1）熔渣是由各种电中性的简单氧化物分子（FeO﹑CaO﹑MgO﹑Al2O3﹑SiO2﹑P2O5）以及复杂氧化物分子（CaO·SiO2﹑2FeO·SiO2﹑CaO·P2O5）等组成的理想溶液。试卷第1页共8页（2）简单氧化物分子与复杂氧化物分子在高温时存在化学反应平衡，平衡时简单氧化物分子摩尔分数就是该氧化物的活度。4.试写出正规溶液定义。解：正规溶液定义：过剩混合热不为零（mixHmE≠0），过剩混合熵为零的溶液(ΔmixSmE＝0）叫做正规溶液。5.试写出硫容量的一种表达式。解：当气相分压小于0.1Pa时，硫以硫
4、化物的形式存在。硫化物容量表示为：æpCS=w(S)%×ççpO2èS2ö1/2÷÷øæaO2-ö=Kq×(32ån)×ç÷gçS2-÷èø当体系的气相分压大于0.1Pa时，渣中硫以硫酸盐形式存在，定义硫酸盐的容量为：CS=w(S)%æpO2ö3/2æpS2ö1/2ç÷×ç÷çpq÷çpq÷èøèø6.简述有效边界层的定义。答：当流体速度为ub的粘性流体绕固体表面流动时，由于表面的摩擦作用在固体表面附近会形成具有很大速度梯度的区域。在固体表面上流体速度ux为零，而在距固体表面一小距离处，流体速度就等于99%的流体本体速度ub。
5、这个区域叫速度边界层，距固体表面这一距离称为速度边界层厚度δu。当含某一组元A浓度为Cb的流体绕固体表面流动时，如果由于流体与固体表面含组元A的浓度不同，则会在固体垂直方向建立起浓度梯度。在固体表面上组元A的浓度为Cs，而在距固体表面一小距离处，组元A的浓度就降到99%的流体本体浓度Cb。这个区域叫浓度边界层，距固体表面这一距离称为浓度边界层厚度δc。试卷第2页共8页为了数学上的处理方便，将分子扩散（D）和湍流传质（ED）折算成稳态的分子扩散，为此由浓度为Cs的固体表面点作浓度曲线的切线，使之与本体浓度Cb的延长线相交于一点，过这
6、点作一平行于固体表面的平面，该平面与固体表面之间的区域称为有效边界层，其厚度用δc′表示。7.对于诸如“碳氧生成CO的反应”，热力学计算表明该反应可以发生，为什么在单一的铁液中很难发生？解：因为钢液与CO气泡之间的表面张力σ存在，导致了刚形成的CO小气泡受到一个附加压力P附=2σ/R。R为CO小气泡的曲率半径。由于铁液中碳氧反应[C]+[O]=CO产生的CO压力远小于CO小气泡受到的附加压力P附,因此碳氧生成CO的反应在单一的铁液中很难发生。8.试写出非均相生核活性孔隙半径的的最大值的表达式，讨论其与钢液深度的关系，通过这个问题的
7、讨论你对炼钢炉型的设计有什么启发？解：如果CO气泡能在活性孔隙内生成，则活性孔隙内CO气体所受附加压力P附(指向上方)应大于等于活性孔隙内CO气体所受钢液静压强P静（指向下方）。P附=-2scosq，rr为活性孔隙半径，θ为接触角。P静=ρgh,ρ为钢液密度，h为钢液深度。P附³P静，r£-2scosq，rgh试卷第3页共8页活性孔隙半径的的最大值r=-2scosqmaxrgh讨论:钢液深度h越大，活性孔隙半径的的最大值rmax越小。实践上，很小的活性孔隙半径很难做成，因此钢液深度h不能太大，炼钢炉应做成比表面积大的，深度浅的炉子
8、。9.对于气/固反应A(g)+bB(s)=gG(g)+sS(s)若B是球形，试写出其反应机理及每一步的扩散流密度（传质通量）。解：反应机理：（1）气体反应物A(g)通过气相边界层向固体生成物S(s)表面扩散，称为外扩散。JA=kg(CAb-CAs)
