冶金原理復(fù)習(xí)

第一篇 冶金熔體第一章 冶金熔體概述1. 什么是冶金熔體它分為幾種類型在火法冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)產(chǎn)物（或中間產(chǎn)品）稱為冶金 熔體它分為：金屬熔體、熔渣、熔鹽、熔锍2. 何為熔渣簡(jiǎn)述冶煉渣和精煉渣的主要作用 熔渣是指主要由各種氧化物熔合而成的熔體 冶煉渣主要作用在于匯集爐料中的全部脈石成分，灰分以及大部分雜質(zhì)，從而使 其與熔融的主要冶煉產(chǎn)物分離精煉渣主要作用是捕集粗金屬中雜質(zhì)元素的氧化物，使之與主金屬分離3. 什么是富集渣它與冶煉渣的根本區(qū)別在哪里 富集渣：使原料中的某些有用成分富集與爐渣中，以便在后續(xù)工序中將它們回收 利用冶煉渣：匯集大部分雜質(zhì)使其與熔融的主要冶煉產(chǎn)物分離4. 試說明熔鹽在冶金中的主要應(yīng)用在冶金領(lǐng)域，熔鹽主要用于金屬及其合金的電解生產(chǎn)與精煉熔鹽還在一些氧化物料的熔鹽氯化工藝以及某些金屬的熔劑精煉法提純過程中廣泛應(yīng)用第二章冶金熔體的相平衡圖1. 在三元系的濃度三角形中畫出下列熔體的組成點(diǎn)，并說明其變化規(guī)律X ： A 10% ， B 70% ， C 20% ；Y ： A 10% ， B 20% ， C 70% ；Z ： A 70% ， B 20% ， C 10% ；若將 3kg X 熔體與 2kg Y 熔體和 5kg Z 熔體混合，試求出混合后熔體的組成點(diǎn)。

2. 下圖是生成了一個(gè)二元不一致熔融化合物的三元系相圖（1）寫出各界限上的平衡反應(yīng)（2） 寫出P、E兩個(gè)無變點(diǎn)的平衡反應(yīng)（3） 分析下圖中熔體 1、 2、 3、 4、 5、 6的冷卻結(jié)晶路線3. 在進(jìn)行三元系中某一熔體的冷卻過程分析時(shí)，有哪些基本規(guī)律答：1 背向規(guī)則 2杠桿規(guī)則 3直線規(guī)則 4連線規(guī)則5 三角形規(guī)則 6重心規(guī)則 7切線規(guī)則 8共軛規(guī)則等第三章冶金熔體的結(jié)構(gòu)1. 熔體遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)無序的實(shí)質(zhì)是什么2. 試比較液態(tài)金屬與固態(tài)金屬以及液態(tài)金屬與熔鹽結(jié)構(gòu)的異同點(diǎn)3. 簡(jiǎn)述熔渣結(jié)構(gòu)的聚合物理論其核心內(nèi)容是什么第四章冶金熔體的物理性質(zhì)1.什么是熔化溫度什么是熔渣的熔化性溫度解：熔化溫度是指由其固態(tài)物質(zhì)完全轉(zhuǎn)變成均勻的液態(tài)時(shí)的溫度熔渣的熔化性溫度是指黏度由平緩增大到急劇增大的轉(zhuǎn)變溫度2.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，某煉鉛廠的鼓風(fēng)爐爐渣中存在大量細(xì)顆粒鉛珠，造成鉛的損失你認(rèn)為這是什么原因引起的應(yīng)采取何種措施降低鉛的損失解;當(dāng)金屬熔體與熔渣接觸時(shí)，若兩者的界面張力太小，則金屬易分散于熔渣中，造成有價(jià)金屬的損失，只有當(dāng)兩者的界面張力足夠大時(shí)，分散在熔渣中的金屬微 滴才會(huì)聚集長(zhǎng)大，并沉降下來，從而與熔渣分離造成該廠鉛損失的原因是因?yàn)楣娘L(fēng)爐爐渣與鉛熔體兩者界面張力太小，采取的措 施為調(diào)整爐渣的組成。

第五章 冶金熔體的化學(xué)性質(zhì)與熱力學(xué)性質(zhì)1.某工廠爐渣的組成為： % SiO 2 ， %CaO， %FeO， %MgO 試計(jì)算該爐 渣的堿度和酸度原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 65解：R= (W +W )/W =+/=cao Mgo SIO2r=EWo（酸性氧化物）/^Wo （堿性氧化物）=Wo（sio）/[Wo（CaO）+Wo（MgO）+Wo（FeO）]2=*32/60）/*16/56+*16/+*16/40）2.什么是熔渣的堿度和酸度堿度——熔渣中主要堿性氧化物含量與主要酸性氧化物含量（質(zhì)量）之比，用R （B、V）表示當(dāng)R>1，呈堿性R<1，呈酸性酸度 —— 熔渣中結(jié)合成酸性氧化物的氧的質(zhì)量與結(jié)合成堿性氧化物的氧的質(zhì) 量之比，一般用r表示一般說來，酸度小于或等于1的渣屬于堿性渣3?已知某爐渣的組成為(W/%)：CaO 、SiO 、FeO 、Fe 0 、、MnO 、B 2 2 3P2O5 ，試用四種不同的堿度表達(dá)式計(jì)算該爐渣的堿度25原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 651) R=W / W ==cao SIO22) 對(duì)于Al 0或MgO含量較高的渣23R= W /(W +W ) R=( W +W )/( W +W )cao SIO2 AL2O3 cao MgO SIO2 AL2O3此題中無AlO僅MgO含量較高，2 3，故R=( W +W )/ W = (+) /=cao MgO SIO23) 對(duì)于含P0 較高的渣25R=W /(W +W )=+=cao SIO2 P2O34) 一般爐渣，既要考慮CaO和sio對(duì)堿度的影響，也要考慮其他主要氧化物如MgO、MnO、P 0、Al O等對(duì)堿度的影響25 2 3R=(W +W +W )/( W + W + W )cao Mgo MNO SIO2 AL2O3 P2O3=++/+0+=利用CaO-Al O-SiO系等溶度曲線圖求1600°C時(shí)組成為(W%)CaO26、sio43、2 3 2 B 2MgO4、Al O 20、PO7的熔渣中SiO和Al O的活度2 3 2 5 2 23解：設(shè)熔渣為100g，則有CaOSi°2W (g)2643Mb5660N (mol)bXbMgOAl O2 3PO2 5420740102142由表中數(shù)據(jù)可得ExCaO=x(CaO+MgO)=ExSiO =x(SiO+ PO) = x AlO=23由CaO-Al O-SiO等活度曲線圖查得:SiO=+5=AlO=+3=23第二篇冶金過程的熱力學(xué)基礎(chǔ)第六章 概述rm1. 已知反應(yīng) Ni(CO) (g) = Ni (s) + 4 CO (g)的 A G0 = J ? mol -14 r m試求：(1) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，分別在300 K和400 K時(shí)能否利用上述反應(yīng)制取金屬鐮；(2) 在400 K時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的限度及當(dāng)開始時(shí)Ni(CO) (g)的分壓為P o，并設(shè)分4解反應(yīng)過程中總體積不變，求Ni(CO) (g)的分解率；4(3) 分析進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化率的途徑。

化合物生成—分解反應(yīng)1 ．已知反應(yīng) LiCO(l) =Li O (s) +CO 的2 3 2 2A G0 = T J ? mol -i (1000~1125K)rm試求：( a )其分解壓與溫度的關(guān)系；和總壓分別為時(shí)，計(jì)算其開始分解溫度和化學(xué)沸騰溫度c )將1mol Li CO置于容積為L(zhǎng)的密閉容器中控制溫度為700 °C求Li23CO 的分解率232 ．已知反應(yīng) LaN (s) =La (s) +A G0 = T KJ ? mol ( 298~1000K ) rm試求 1000K 時(shí) LaN 的分解壓3 .試根據(jù)式AG *(MeO)= RT ln P (MeO) — RT ln P說明氧化物的氧f O2項(xiàng)的物理意義4 ?試解釋氧勢(shì)圖上NaO、MgO的A G* -T線上各轉(zhuǎn)折點(diǎn)的原因2 f m5．試計(jì)算碳酸鎂在空氣中的開始離解溫度和化學(xué)沸騰溫度已知：MgO+CO 二MgCO A Ge (T)=+ , J2 3 r m36.已知反應(yīng) 2 Al (l) + = Al O (s)的A Ge為2 2 2 3 r mA Ge = —1680685 + J ? mol -1 (923—1973K) rm求1900 K時(shí)Al O的分解壓。

23第八章熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用1=)1 .說明電勢(shì)-pH圖中a線和b線的意義，為什么在Au-HO中(沒有配合物2CN -存在)不能控制電勢(shì)在 Au 3+ 的穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，從而使 Au 浸出進(jìn)入溶液2 ．某物料的主要組分為 CuO 和 FeO 在浸出過程中采取什么措施可使兩者分 離第九章 還原過程1 ?求碳?xì)饣磻?yīng)在1273K，總壓為2 X 10 5 Pa時(shí)氣相CO的平衡濃度解：C +CO =2CO(s) (g) (g)A rG o= J/molm根據(jù)上式得，1273K時(shí)LgK 0=(-170707+/P=(-170707+*1273)/*1273=K 0= P代入下式P /Po== V [(K 02/4)+ K 0*P/Po]- K 0/2co P P P=V[4)+*2*1o5/1o1325]=?二[—K o/2+ V [(K 02/4)+ Ko* P/P 0] * Po* 100%CO P P P C O=(197**105*100%)/(2*105)=%2.用硅熱還原法按下反應(yīng)制取金屬鎂2 MgO (s) + Si (s) =2 Mg (g) + SiO (s)2已知上反應(yīng)A G0 = J ? mol -1rm要求還原溫度為1300°C,求應(yīng)保持的真空度。

解：反應(yīng) ArG = A rG o+2RTLn(P/Po) mm=+ TLg(P/P0)當(dāng) t=1300°C,ArG二0 時(shí)Lg(P/P0)=(-610846+*1573)/(1573*)=(P/P0)=*10-4 P= Pa3.根據(jù)氧勢(shì)圖估算Cu20、NiO、Fe203(還原成Fe304)在1273K時(shí)用CO+CO2混合 氣體還原時(shí)，氣相平衡 ①CO/①C02的比值4. 利用鋁在真空下還原氧化鈣,其反應(yīng)為：6CaO (s) +2Al (l) =3Ca (g) +3CaO?Al 0 (s) A Ge = J ? mol -12 3 r m求：(a )如使反應(yīng)能在1200 °C進(jìn)行，需要多大的真空度(b )如采用 的真空度，求CaO被Al還原的開始溫度；(c )在同樣的真空度()下，按下反應(yīng)進(jìn)行還原：3CaO (s) +2Al (l) =3Ca (g) + AlO(s) A Ge = 703207- 261. 94 T2 3 r m試估計(jì)復(fù)雜化合物的形成對(duì)還原的作用解：①根據(jù)等溫方程，有 A rG o=-RTln (Pca/Po) 3=-3 RTln (Pca/Po) mln(Pca/Po)=/3*當(dāng) T=1200+273=1473K 時(shí)ln (Pca/Po)二fPca/Po二Pca(g)=*101325=故真空度為172Pa② Pca(g)=10PaLn(10/101325) =當(dāng)真空度為lOPa時(shí)，CaO被鋁還原的開始溫度為1272K (999°C)③ 根據(jù)等溫方程有厶 rG o=-RTln (Pca/Po) 3=-3 RTln (Pca/Po)m=-3* ln(Pca/Po)T=從上可得知1：對(duì)產(chǎn)生氣體產(chǎn)物的熱還原過程而言，降低系統(tǒng)壓強(qiáng)相應(yīng)地降低生成物的氣態(tài)產(chǎn)品的蒸汽壓，將有利于還原反應(yīng)，即降低了還原反應(yīng)的開始溫度2：生成復(fù)雜化合物，降低了還原產(chǎn)物的活度，有利于提高還原效果，即在 相同的還原效果下，降低了還原反應(yīng)的開始溫度，在此題中生成復(fù)雜化合物與未 生成復(fù)雜化合物相比，溫度下降了C第十章高溫分離提純過程1 ．已知 Sn-Cd 合金含 Cd 1% ( 質(zhì)量 )，在 955K 時(shí) Cd 在 Sn 中的活度系數(shù)為(純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài))，Cd的飽和蒸氣壓kPa,Sn的飽和蒸氣壓為X10-6Pa。

求：（a ） 955K時(shí)上述合金中Cd的蒸氣壓；（b ）氣相中鎘與錫的摩爾比；B cd/sn解：sn-cd合金中各物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)（以100g即）Xs=（99什么是速度限制步驟溶液的熱力學(xué)性質(zhì)1．試述以 1%溶液標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，當(dāng)實(shí)際溶液濃度為 1% ，在什么條件下，其活度才為 1。