冶金在化学中的应用题库

2．由反映的标准焓变量ΔHm 的特性可确信温度对反映限度的阻碍：( 提高温度 )平稳都向吸热方面移动。

3．生产实践中采纳炉渣中要紧的碱性氧化物的质量分数对酸性氧化物的质量分数之比概念为（ 碱度 ）。

4．利用和氧亲和力强的金属去还原和氧亲和力弱的金属的氧化物，制取不含C的纯金属或合金，称为（ 金属热还原 ）。

5、硫酸化焙烧的条件是：（ 操纵较高的lgPSO2 ） 或 （ 较低的温度 ） 。 6、阻碍粘度的要紧因素有（ 熔渣的成份 ）、（ 温度 ） 。

7、我国常见的有色金属是：（ Cu ）、（ Al ）、（ Zn ）、（ W ）、（ Sn ） 等。

8．化学反映的吉布斯自由能的转变ΔG是判定反映在（ 不做非体积功，定温定压 ）下可否自发进行的依据。

9．在溶液的整个浓度范围内，服从拉乌尔定律的称为（ 理想溶液 ），溶质的蒸气压服从亨利定律的溶液称为（ 稀溶液 ）。

10．溶液的吉布斯自由能是溶液最重要的热力学函数，它由溶液形成时的焓变量及熵变量两项组成，ΔHm决定于溶液中原子间的交互作用能，而ΔSm 那么决定于各原子间（ 聚集状态 ）。

11、阻碍金属熔体沉降速度的要紧因素有（ 密度差 ）、（ 熔渣粘度 ）等。 12、在氧化物的碳还原中，复杂氧化物老是比简单化合物（ 难 ）还原，随着浮氏体中氧含量的降低，其愈来愈（ 难 ）还原，而直接制取合金比制取单质（ 容易 ）。

13、熔锍是指：（ 多种金属硫化物的共熔体，工业上称作冰铜 ） 。

1. 什么是冶金熔体？简述熔渣成份的要紧来源及冶炼渣和精炼渣的要紧作用。

答：冶金熔体：在火法冶金进程中处于熔融状态的反映介质和反映产物。 熔渣：它由矿物原料的脉石成份及伴生的杂质金属那么与溶剂一路融合成一种要紧成份为氧化物的熔体。

冶炼渣的作用：聚集炉料中的全数脉石成份，灰分和大部份杂质，从而使其与熔融的要紧冶炼产物分离。

精炼渣的作用：捕集粗金属中的氧化产物，使之与主金属分离。

2. 熔体远程结构无序的实质是什么？熔渣结构聚合物理论的核心内容是什么？

答：金属熔体在过热度不高的温度下具有准晶态的结构,多种聚合物同时并存而不是一种独存，这确实是熔体结构远程无序的实质。

熔渣聚合理论的核心内容：硅氧四面体[SiO4]是熔渣的大体结构单元，[SiO4]的连接方式可从架状变成层状、带状、链状、环状直至最后桥氧全数断裂而形成[SiO4]岛状。熔体中各类不同聚合程度的负离子团同时并存，聚合体的种类、大小和数量随熔体的组成和温度而转变。熔体的物理化学性能取决于其聚合程度。

3. 试依照式 ΔfG*(MeO) = RTlnPO2(MeO)－RTlnPθ说明氧化物的氧势 RTlnPO2中 PO2项的物理意义，和ΔfG*的意义。

答：2 MeO=== 2 Me + O2 由公式得： △rGm=-△fG(MeO)

lnPO2(MeO)= △fG(MeO)/RT +ln Pθ

因此Po2为系统中的平稳氧分压 Po2(MeO)为氧化物MeO的分解压

ΔfG*(MeO)那么是以1mol O2参与反映表示的MeO生成能，ΔfG*(MeO)

愈负则MeO愈稳固愈难被还原，同时此金属Me对氧的亲和势愈大。因此, ΔfG*(MeO)值是衡量氧化物相对稳固的标志之一.

4. 何为熔渣？简述熔渣成份的要紧来源及冶炼渣和精炼渣的要紧作用。

熔渣：它由矿物原料的脉石成份及伴生的杂质金属那么与溶剂一路融合成一种要紧成份为氧化物的熔体。

冶炼渣的作用：聚集炉料中的全数脉石成份，灰分和大部份杂质，

从而使其与熔融的要紧冶炼产物分离。

精炼渣的作用：捕集粗金属中的氧化产物，使之与主金属分离。

5．为提高蒸馏精炼的成效，从热力学上分析，你以为可采取什么方法，并从理论予以说明。

解：蒸馏精炼：当处置的物料为各类金属的混合物时，操纵必然温度，易挥发的金属（如Mg、Pb等）将优先进入气相；难挥发的金属（如稀有高熔点金属，钴、镁等）绝大部份将保留在凝聚相。

分离系数A/B*PA*A PBBβA/B与两物质饱和蒸气压的差值及γA、γB有关。

rGPA从热力学上分析，lg=2.303RTP

化为lgPA=

AB TPA降低，蒸馏温度降低，则βA/B值向有利于分离的方向转变：

βA/B>1时，降低温度使βA/B增大； βA/B<1时，降低温度使βA/B变小

因此，采纳真空蒸馏，蒸馏温度降低，从而提高蒸馏精炼的成效

6．氧化精炼中杂质元素（A）的氧化机制有哪三种？

解：

（1）[A]与空气中的O2直接反映：

1[A] + O2 = AO

2AO为的固相或熔于熔渣中。

（2）主金属Me第一被氧化成MeO，MeO（包括人工加入的MeO）进而与杂质

[A]反映（或进入熔渣后与杂质反映）：

[A] + (MeO) = (AO) + Me

（3）MeO扩散溶解于主金属中并成立平稳，后者再将[A]氧化：

2[Me] + 2[O] ←→ 2(MeO) [A] + [O] = (AO)

总反映： [A] + (MeO) = (AO) + [Me]

1.试分析以下图中熔体 1 、 2 、 3 的冷却结晶线路。

本图为二元一致熔融化合物的三元系图。连接CD，把，三角形ABC分为两个低共熔型三角形ACD，三角形BCD 。点1.2.3都位于三角形ACD内

LDLAD1mP(LPACD) 熔体1. 液相点：

ADACDn1 固相点：DLALADfP(LPACD) 熔体2. 液相点：2ADACDh2 固相点：ALCLCD3qP(LPACD) 熔体3. 液相点：

CDACDu3 固相点：C2.在三元系的浓度三角形中画出以下熔体的组成点，假设将 3kg X 熔体与 2kg Y 熔体和 5kg Z 熔体混合，试求出混合后熔体的组成点。 X ： A 10% ， B 70% ， C 20% ； Y ： A 10% ， B 20% ， C 70% ；

Z ： A 70% ， B 20% ， C 10% ； 解：熔体（A 40%，B 35%，C 25%）

1 求布多尔应在 1200K ，总压为Pθ时气相 CO 的平稳浓度。 C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔrGθ(T)= T J/mol 解：ΔrGθ(T)= T = ×1200 = -38657 J · mol-1

C(s)+CO2(g)=2CO(g)

θ

PCO2 =Pθ - PCO

rG386573.875 lnk=RT8.31412002PCOk== (ppCO)pθ

2PCO48.17PPCO48.17P20

解得PCO= Pθ φCO=98%

2. 某容器内充满 1300 K 的CO2+CO+O2 混合气体和NiO，问应操纵氧气分压多大，NiO才能够被还原为Ni 。 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g), ΔrGθ(T) = -5840+ T J /mol 2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s), ΔrGθ(T) = + T J /mol

3. 已知 Sn-Cd 合金含 Cd 1% ( 质量 )，在 955K 时 Cd 在 Sn 中的活度系数为 ( 纯物质为标准态 )，Cd的饱和蒸气压 kPa，Sn的饱和蒸气压为×10-6 Pa 。 求：（ a ） 955K 时上述合金中 Cd 的蒸气压； （ b ）气相中镉与锡的摩尔比； 解：

（ a ）χ[Cd] =

wCdMCdwCdwSnMCdMSn=

PCd = P[Cd103×χ[Cd] ×γ[Cd] =33300×× ]a[Cd]= ×

=

（ b ）气相中

nCdPCdPCd797.78 6.14106nSnPSnPSn[Sn][Sn]1.3101(10.0106)

即气相中镉与锡的摩尔比为×108

4. 利用铝在真空下还原氧化钙，其反映为：

6CaO(s) +2Al(l) =3Ca(g) +3CaO·Al2O3(s) ΔrGθ(T)= T J/mol

求：（ a ）如使反映能在 1200 ℃ 进行，需要多大的真空度？ （ b ）如采纳 Pa 的真空度，求 CaO 被 Al 还原的开始温度； 解：

（ a ）T=1200+273 =1473 k ΔrGθ(1473k)=×1473 = J · mol -1

Q=(

PCa3

)P平稳时，ΔrG(1473k)= ΔrGθ(1473k)+RTlnQ = 0

rG234611.919.16 lnQ =RT8.3141473PCa =×10-3 Pθ =168 Pa

PCa31.333-15 ) = ( ) =×10 5P10（ b ）Q=(

ΔrGθ(T)= = ×T×ln×10-15) 解得T=1160k（或t=887℃）

5. 某工厂炉渣的组成为： % SiO2 ，%CaO ，%FeO ， %MgO 。试计算该炉渣的碱度和酸度。

解：SiO2 是酸性氧化物， CaO、ZnO是碱性氧化物

碱度R=

wCaOwZnO13.8%4.9%==

44.5%wSiO232wO(SiO2)60酸度r==

161616wO(ZnO)wO(CaO)13.84.936.85071.844.5

6. 已知反映 Li2CO3(l) =Li2O (s) +CO2 (g) 的

ΔrGθ(T)= T J/mol (1000~1125K)

试求：（ a ）其分解压与温度的关系；

（ b ）当气相PCO2和总压别离为 θ和Pθ时，计算其开始分解温度和化学沸腾温度。

解：

（ a ）平稳时，ΔrG(T)=ΔrGθ(T) + Kp=0

（ b ）当PCO2(Li2CO3)= PCO2 = θ，开始反映

T开=1080

当PCO2(Li2CO3)= P总 = Pθ，开始沸腾 T沸=1130

7. 求碳气化反映在 1273K ，总压为 2×105 Pa 时气相 CO 的平稳浓度。

Kp=

PCO2(Li2CO3)

PPCO2(Li2CO3)rG325831-288.4 T17017lg=== 15.062.303RT2.3038.314TTPC(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔrGθ(T)= T J/mol 解：ΔrGθ(T)= T = ×1273 = J · mol-1

C(s)+CO2(g)=2CO(g)

θ

PCO2 =2Pθ - PCO

rG51393.34.856 lnk=RT8.31412732PCOk==128 (2ppCO)pθ

2PCO128PPCO256P20

解得PCO= Pθ φCO=98%

8. 用硅热还原法按制取金属镁 2MgO (s) +Si (s) =2Mg (g) +SiO2(s) 已知该反映ΔrGθ(T)= T J/mol

求还原起始温度与系统中镁蒸气压的关系，及压力由 105 Pa 降为 10 Pa 时开始还原温度降低多少℃ 。

解：ΔrGθ(T)= T

平稳时，ΔrG(T)=ΔrGθ(T) + Kp=0

rG610846-258.57 T31902.72lgKp===13.50

2.303RT2.3038.314TTKp=（

PMgP）2

15951.36 Tlg（

PMgP）=6.75

PMg=105Pa , T1= 2362 k PMg=10 Pa , T2= 1483 k

开始还原温度降低879℃

9. 熔渣组成为 % CaO、 % SiO2、 % FeO、5 % MgO、8 % P2O5 。试计算该炉渣的碱度和酸度。 解：SiO2 、P2O5是酸性氧化物， CaO、MgO是碱性氧化物

碱度R=

wCaOwMgOwSiO2wP2O5=

35.0%5%=

20%8%32808wO(SiO2)wO(P2O5)60142酸度r==

161616wO(FeO)wO(MgO)wO(CaO)355205071.820

10. 试计算碳酸镁在空气中的开始离解温度和化学沸腾温度。 MgO(s)+CO2(g)=MgCO3(s) ΔrGθ(T)= + T J/mol