冶物化课后习题答案.doc
#*P188 下下 册册1试计算高炉中炉气的为 16%的区域内。总压为 126656.25Pa 时，石灰石2CO的分解温度和沸腾温度。32CaOCaOCO0170577 144.19GT28908lg7.53COPT 开始分解 2'16%126656.2 0.1620265COPPPa总22'202650.2101325CO COPPP1082.5TK 沸腾时： 2' COPP总22' 1.25CO COPPP1198.4TK2根据氧势图， 求分解在大气中分解的开始温度和沸腾温度，并与分解压的23Fe O23Fe O热力学计算值进行比较。22' 0.21O OPPP 2'0.21 101325OPPa连接“O”与点，T=1380 2'0.68710OP沸腾 T=1460 20110OP 计算： 2334264Fe OFe OO0586770340.20GT230645.5lg17.77OPT 开始分解：=1338T开沸腾：=1451T沸3把的碳酸钙放在体积为真空容器内，加热到 800，问有多少 kg 的45 10 kg31.5 103m碳酸钙未能分解而残留下来。32CaOCaOCO0170577 144.19GT#*T=800（1073K） 28908lg7.53COPT 20.169COP2'0.169 101.32517124COPPaPa按理想气体处理，分解的量2COPVnRT317124 1.5 100.002888.314 1073PVnmolRT则分解的摩尔数为3CaO0.00288nmol100 /0.002880.288mg molmolg3330.5 100.288 100.212 10mkg5 用空气水汽3(体以比)的混合气体去燃烧固体碳。试计算总压为Pa, 温51.01325 10度为 1127时煤气的组成。(提示：初始态中)(/)OHnn初=（1+2 0. 21 3)/ 2设碳过剩下，平衡气相中气体为2222COCOHH ON独立反应： 22CCOCO221COCOPKP0 1169008 177.19GT222( )COHCOH O g2222COH OHCOP PKP P0 23449329.83GT927（1200K）： 1169008 177.19 1200ln3.778.314 1200K143.41K 23449329.83 1200ln0.138.314 1200K21.14K 又空气与水汽的体积比为 3，T=927101.325PPa总(/)OHnn初=（1+2 0. 21 3)/ 2=2. 26/ 2 分压总和方程： 22221COCOHH ONppppp 平衡常数方程：221COCOPKP 22 1/COCOPPK2222COH OHCOP PKP P22222 1221H OH OCO H COCOCOPPPKPPPKKP#* 元素的原子摩尔量比恒定方程： 2222OOH OH OOnnnppi 初 初初初初n（3）p2222H OCOCOOH OOOnnnnppp i 平 平平平平平n（）p222HH OH Onnpi 初 初初初n=p2222)H OHH Onnnpp i 平 平平平平n（2p(/)(/)OHOHnnnn平初=2. 26=222222COCOH OH OHppppp平（）又 22222(/)0.79/2(/)HNH ONH OHOHnnpppppnn 平平初初=/ ) =(/ (+)2222.37(NH OHppp平)令： COpx 2H Opy 2212H OHKyppyKx1212)1(2)/()2.26KyyKxKyxyyKx2 12 1x+x / k +3. 37(x / k解得： 0.3946x 0.0018y 所以： 0.3946COp 20.00183H Op 20.0036COp 20.1766Hp2Np=0. 4229（三）P337 7 将 0.1mol和 0.5mol 的固体碳垃入体积为的真空反应器内， 抽去空气后34Fe O-3330 10 m气，加热到 700，进行还原反应： 。 试求 1)反应器内的压力； 34434Fe OCFeCO2)气相组成： 3)反应器中未反应残留的碳量。34434Fe OCFeCO3330 10Vm973TK342434Fe OCOFeCO0 14120 11.82GT 10.400K 22COCCO0 2169008 172.19GT20.935K #*由0 11lnGRTK 202 1%4ln4ln%COCOpCO pGRTRTpCOp 总总4100%ln%CORTCO （）4 1100%0.400(%COKCO）%55.68CO2%44.32CO 2280.562844COCOCOn nn220.4COCOnn由此可推出： 0.2COnmol 20.1COnmol所以0.3nmol310.3 8.314 973/30 10808950.8nRTPPaatmV 20.3CCOCOnnnmol0.50.30.2CCnnnmol总0.2 122.4mg8铝真空下还原氧化钙，其反应为236( )2( )3( )3( )CaO sAl sCa gCaO Al O s659984288.75GT（1）如使反应能在 1200进行，需要多大的真空度？（2）如采用 1.33Pa 真空度，求 CaO 为 Al 还原的开始温度， （3）如在同样的真空度（1.33Pa）下，将 CaO 的用量减少一半，试估计复杂化合物的形成对还原的作用，此时的反应为：，2332( )3( )3( )CaOAl sCa gAl O s703270261.94GT解：（1）3lnCaGGRTP 659984288.753 8.314 lnCaTTP 又代入得： 1473T 0Gln6.387CaP 0.00168170.56CaPatmPa（2）659984288.7524.942 ln(1.33/101325)GTT659984569.120T#*1159.66886.5TK开（3） 2332( )3( )3( )CaOAl sCa gAl O s703270261.94GT3ln703270261.9424.942 ln(1.33/101325)CaGGRTPTT 703270542.310T1296.691023.5TK开1296.69 1159.66137(TK下降）10向装有球团的反应管内通入组成为 52%H2， 32%CO，8%H2O 及 8%CO2的还原气xFe O体进行还原，温度为 1105K，总压为Pa，试求反应管放出的气体的成分。51.01325 10解：22xFe OHxFeH O0 1179989.95GT2xFe OCOxFeCO0 21788321.08GT T=1105K220 11lnlnH OHPGRTKRTP （1）22220.4670.467H O H OH HPPPP20 22lnlnCOCOPGRTKRTP （2）220.5550.555CO COCO COPPPP2223281()()222(528)3COCOOHH OHnnn nnn平初2221.5()H OHCOCOPPPP又 2221H OHCOCOPPPP22.5()1COCOPP 20.4COCOPP结合式（1）得 0.257COP 20.143COP又可得到 220.6H OHPP#*结合式（2）得 20.409HP 20.191H OP11 SiO2为碳还原，生成的硅溶解于金属铁液中，其浓度为 20%，。试求 SiO20.333Sif开始还原的温度。2()22SiOCSiCO579513383.12GT选纯为标准态，选 1%Si 溶液为标准态2SiOSia%0.333 206.66SiSiafSi，C 选石墨为标准态 COpp=0222lnSiCOCSiOa pGGRTa a lnSiGRTa 579513383.128.314 ln6.660TT5795131577.51304.5367.36TK12在高炉内冶炼钒钛磁铁矿石时，生铁的成分为 0.189%Ti, 0.165%Si, 0.4205%V, 0.30%Mn, 0.155%P, 0.0569%S, 4.24%C.熔渣成分为 25.53%TiO2, 24.89SiO2, 25.98%CaO,7.60%MgO,15.00%Al2O3,0.27%V2O5,试计算熔渣中 TiO2 为碳还原的开始温度。=0.6, 2TiO炉缸压力。52.4 102()22TiOCTiCO684098395.58GT令 1Ca 2.37COplg% % % TiSiMnPSC TiTiTiTiTiTiTifeTieSieMnePeSeC0.013 0.1890.05 0.1650.004 0.30.064 0.1550.11 0.0590.165 4.24 0.7038 0.198Tif%0.198 0.1890.0374TiTiafTi取 100g 渣： 225.530.31980TiOn 224.890.41560SiOn25.980.46456CaOn7.600.1940MgOn 23150.147102Al On1.53648n 20.2076TiOx2220.6 0.20760.1246TiOTiOTiOax222.370.0374684098395.588.314 ln010.1246GTT#* 6840981748.6391.24TK13试求高炉内 1350时，与及碳平衡的铁水中钛的溶解度。已知：( )TiC s。铁水中的含碳量为 4.3%，其余组分的浓度小于 1%， ( )TicTiC s015363557.53GT 可以不考虑他们对的影响。j Tie00000 ( )15363557.53% 0.165*4.30.70950.19521,11 * %,60264015363557.53*1623 8.314*16c TiTiTicTiCTiTicTiC sGTLgfC efaaGGRTInGRTIna TiRTIna ca Tia cGRTInfTiG 在碳饱和的高炉铁水中令23*ln0.19528.314*1623*% %0.059% 602648.314*1623*0.015,%0.059%TiTiInTi Ti InaaTi 15向温度为 1500，含碳量 5.1%的铁水中加入作炉外脱硫处理。试求脱硫后铁水的2CaC最低含硫量，已知： 2 ( )2 CaCSCaS sC0352794 106.7GT ，。 c 的标准态为石墨 s 的标准态为1% 溶液202 06 ( )2 352794 106.7 ,1, % 8.314*1773*0.0000154.824% % lglg% % 0.028% 0.112*5.1% 4.03*10 %ccsc ssCaCSCaS sCGTcass fsaGInlglgs fslgsfsfss eecss ssss选的标准态为石墨的标准态为1% 溶液, aaaa第五章P235 2在真空中向 Cr18%，Ni9%的不锈钢吹氧，使含碳量降低到 0.02%，而钢液的温度不高于1630，问需用多大的真空度。#* 解：3. 在电34004 43934706617.22lg%0.003*180.0002*90.12*0.020.006020.9862,17.7516lg% %0.2120.4733,0.00955CrCrNi CrCrCCCrCrcCrNi ccCCcccCrOcoCrGTfeCreCreNifafeCeCreNifaGG 344444'*17.7576 *8.314*19030.009550.048870.04887*1013254952CrCaPcoPcoRTInInaPcoPcoPa 弧炉内用不锈钢返回料吹氧冶炼不锈钢时，熔池含有 9%Ni。如吹氧终点碳为 0.03%，而铬 保持在 10%，问吹炼应达到多高的温度。 解：（同题 2）4.试计算'34lg%0.003*100.0002*90.12*0.030.00480.98,9.8lg% %0.12780.7451,0.02235934706617.228.314(9.8 )/(0.02235 )CrCrNi CrCrCCCrCrcCrNi ccCCccfeCreCreNifafeCeCreNifaPcoPTTInT 2155K钢液中 C 为 0.2%，总压为Pa，温度为 1600时钢液的平衡氧量。若与之平衡的51.3 10溶渣含有 FeO12%，=3，试求与熔渣平衡的钢液层的氧量。FeO05 2236339.634941.3*101.283 % 0.20.5 1873 ,0.0025 % /% 0.016%coCOGTKPPaPcoP c TK m omPcoc 总总/ P5将组成为 4.0%C、0。4%V、0.25%Si、0.03%P、0.08%S 的生铁进行氧化提钒处理。为使 生铁中钒大量氧化，而碳不大量氧化，以获得含氧化钒高的钒渣和半钢液。试求提钒的温度 条件。钒渣的成分为 25%V2O5（20.60%V2O3）,38%FeO, %16SiO2, 14%TiO2, 0.5%CaO, 0.5%MgO, 3%MnO, 2.9%Al2O3, =。钒的氧化方程式： 2 3v o-7102321 () 33VcoV OC#*。0218013 136.22GT 解：2 32 323001/3 2 3 232/321 () 33 218013 136.22*,% ,%,% ,1lg% % % % 0.14*40.077*0.40.08*0.250.051*0.Cv o vvv ov occ vcvSiPs ccccccVcoV OCGTGGRTInJaaJav f av ofac fPcoaPcofeceveSiepes 23030.046*0.080.5544 3.5843,14.3372lg% % % % 0.34*40.015*0.40.04*0.250.041*0.030.028*0.081.346970.045,0.0181001.2541,0.1439/1.25410cccvSiPs vvvvvvvvV OfafeveveSiepesfagn 以渣计算2 32 38 23.1147%1.147*10(14.3371*0.0002255)/0.068680.4708 0218013 16.288.314 (0.4708) 1678v ov oav ofJ TT In TK 8在 1600用锰托氧，钢液中 Mn 的平衡浓度为 0.5%。试计算脱氧产物的组成。 解： Mn+(FeO)=(MnO)+Fe T=1873K(%)64402.950.4883(%)(%) (%)3.0785(%)(%) (%)(%)100 %0.5(%)39.4,(%)60.6 (%)1.54(%)MnOLgKLgMnFeOT MnO MnFeO MnOFeO MnFeOMnO MnO FeO 又因为所以9为使温度为 1600、含碳为 0.0625%的钢液氧含量下降到痕迹量（0.0008%） ，需加入多 少铝？如改用真空脱氧，需用多大的真空度？ 解： Al 脱氧：2AL+3O=Al2O3(s)#*2363655% % 20.58LgAlOT 14 3 32% 0.00083.93 10%8.76 100.0008 8.76 10/*% 0.0025 1/0.06250.04% AlOAlmKg tAlm POc 初与 平衡的又脱氧耗去的的量： % C =0. 0625<0. 5m =0. 0025 % O =0. 04-0. 0008=0. 0392 27设100g钢液，消耗Al 的量为 m ='0.03920.0441 /1000.441 /10000.441/AlggggKg tKg t 钢钢2 16 3mm =0. 529 用真空脱氧 C+O=CO K=494.1 T=1873K% 0.0392O12% 0.03920.029416C''0.0331 0.00080.01060.0025 0.0106 1013251.0741494.1 0.0331 0.00080.01310.0131 1013251.325cocom KPaffKffKPa平C OC OC OC OC O % c =0. 0331又 % C % O =m P % C % O PP若P % C % O P11将含C0.15%及O0.016%的钢液送入真空室进行真空处理。真空度为 1013.25Pa。温 度为 1600。试问钢液最终的碳和氧量是多少？ 解：#*0005 1873 ,494.11,1013.25/1013250.01/0.01/494.12.024 10 (0.15)(0.016)COcocCOCOcocoTK K pKffffppKcocoxxxyyy % C % O % C % O =对12 16x yx= % C y= % O 1643y=或1234 3 4542.024 100.015855% 0.0161.45 10% 0.150.750.1381yOycy终终6炼钢渣和钢液间硫的分配比用以下经验式计算。式中符号意义见第六节。试用之 2323'42.5(% )0.52.25(2) 1% 2CaOMnO FeOFe O FeOFe OnnSLsnnSnn计算 1600与下列组成的熔渣平衡的钢液的硫量。熔渣成分：19.7%SiO2， 43.0%CaO, 4.3%Fe2O3, 10.3%FeO, 12.6%MnO, 2.6%P2O5, 5.4%MgO, 0.10%S.62232522523'20.1/600.33543.88/560.784.3/1800.02740.1460.1810.01870.13780.00325230.7842*0.3353*0.01870.057920.1462*0.0274SiOCaOFe OFeOMnP OMgOsCaOCaOSiOP OFeOFeOFe Onnnnnnnnnnnnnnn '0.20082.54*0.0572.5*0.1810.6841(0.52.25*0.2008)(0.0841/0.2008 1)4.2 % (% )/0.1/4.20.024CaOMnnnLs ssLs 第 6 章#*2223 s3524262 m6242220%FeO,5%MnO,%MnO=0.2,T=16003.5 /,7 /,1.5*10,10/ ,10/ ,10/ ,10/ ,0.003,0.012,()(),(1873)30100MnFeFeMnMnFeiig mg mAcmDcms DcmsDcms DcmscmcmiCiMnFeOMnOFe KM吨电炉度，已知1, ,i ii iv v求步最大的速率222222()()54)1, )()()2;)3)()()4; )()()5;(%)%(5*100)/(0.2*20)125% %)(187FeMnMnFeMnMnFeOMnOFei MnMn J ii FeFeJiiiJiv MnMnJv FeFe JCCMnOFeJCCMnFeOK解：钢中氧化反应：反应过程由个环节构成，其中个为扩散为化学反应：（22224233)30110*100.27000(1/)15* 1-125/3010.0031005.5*10(1/)0.071/(/1)0.044/(/MnMn iMn MnMnMn ivMn MnFeFe vFe FeD CJJAJ KDCAJ Kmol sDCJJAK Jmol sD CJJAK J2+2+2+2+FeFe i iFe Fe（）=0. 745m ol / sJ =J1)880/ivvmol sJJ最小，最大
