硕士研究生入学考试大纲-820冶金物理化学giuz.docx

《硕士研究生入学考试大纲-820冶金物理化学giuz.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《硕士研究生入学考试大纲-820冶金物理化学giuz.docx（12页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、冶金物理理化学考考试大纲纲I 考查查目标掌握冶金金物理化化学的基本概概念、基基本理论论及计算方方法，正正确运用用于分析析和解决决具体问问题。基基本理论论包括溶溶液热力力学理论论、Gibbbs自自由能变变化的计计算、应应用原则则及活度度数据的的获得原原理和方法、相图基基本原理理及典型型二三元元相图基基础知识识、表面和和界面基基本理论论、冶金动动力学基基本理论论等，冶金基基本熔体体（熔渣渣的基本本物理化化学性质质及在冶冶金中的的作用）、解解决冶金金实际问问题常用用的几种种基本手手段和方方法（包包括化学学反应等等温方程程式和平平衡移动动原理的的灵活运运用；优优势区图图、位势势图等几几种热力力学状态态

2、图的构构成原理理及使用用方法等等）。II 考考试形式式和试卷卷结构一、试卷卷满分及及考试时时间试卷满分分为1550分，考考试时间间1800分钟。二、答题题方式答题方式式为闭卷卷、笔试试。允许许使用计计算器，但但不得使使用带有有公式和和文本存存储功能能的计算算器。三、 试卷内容容与题型型结构1、名词词解释题题 66题，每每小题55分，共共30分分2、简答答题6题，每每小题110分，共共60分3、计算算与分析析题 4题，共共60分III 考查内内容1、冶金金热力学学基础化学反应应的标准准吉布斯斯自由能能变化及及平衡常常数，溶溶液的热热力学性性质活活度及活活度系数数，溶液液的热力力学关系系式，活活度

3、的计计算方法法，标准准溶解吉吉布斯自自由能及及溶液中中反应的的吉布斯斯自由能能计算。重点：化化学反应应的吉布布斯自由由能计算算及由此此判断化化学反应应进行的的方向，活活度计算算。2、冶金金动力学学基础化学反应应的速率率，分子子扩散及及对流传传质，反反应过程程动力学学方程的的建立，新新相形成成的动力力学。重点：一一、二级级化学反反应及一一级可逆逆化学反反应速率率方程推推导，菲菲克第一一、第二二定律，双双膜理论论，未反反应核模模型。3、金属属熔体熔铁及其其合金的的结构，铁铁液中组组分活度度的相互互作用，铁铁液中元元素的溶溶解及存存在形式式，熔铁铁及其合合金的物物理性质质。重点：活活度相互互作用系系

4、数及其其转换关关系。4、冶金金炉渣二元系、三三元系相相图的基基本知识识及基本本类型，三三元渣系系的相图图，熔渣渣的结构构理论，熔熔渣的离离子溶液液结构模模型，熔熔渣的活活度曲线线图，熔熔渣的化化学性质质，熔渣渣的物理理性质。重点：二二、三元元系平衡衡相的定定量法则则（直线线法则和和杠杆定定律, 重心法法则），分分析等温温截面图图和投影影图。熔熔渣的结结构理论论。5、化合合物的形形成分分解、氢氢的燃烧烧反应化合物的的形成分解反反应的热热力学原原理，碳碳酸盐的的分解反反应，氧氧化物的的形成分解反反应，金金属（铁铁）氧化化的动力力学，可可燃气体体的燃烧烧反应，固固体碳的的燃烧反反应，燃燃烧反应应体系

5、气气相平衡衡成分的的计算。重点：平平衡组成成计算及及判断过过程进行行的方向向。6、氧化化物还原原反应氧化物还还原的热热力学条条件，氧氧化物的的间接还还原反应应，氧化化物的直直接还原原反应，金金属热还还原反应应，熔渣渣中氧化化物的还还原反应应，高炉炉冶炼的的脱硫反反应。重点：氧氧化物还还原的热热力学条条件，氧氧化物的的间接还还原反应应，氧化化物的直直接还原原反应，金金属热还还原反应应，高炉炉冶炼的的脱硫反反应热力力学及动动力学。7、氧化化熔铁反反应氧化熔铁铁反应的的物理化化学原理理，锰、硅硅、铬、钒钒的氧化化反应，脱脱碳反应应，脱磷磷反应，脱脱硫反应应，吸气气及脱气气反应，脱脱氧反应应。重点：选

6、选择性氧氧化原理理，元素素在渣金金间的平平衡分配配常数。IV. 题型示示例及参参考答案案一、解释释下列概概念（每每题5分，共共30分）1、偏摩摩尔量2、扩散散脱氧3、硫容容量4、化学学反应活活化能5、炉渣渣6、一次次夹杂物物二、简要要回答下下列问题题。（每每题100分，共共60分）1、写出出用于二二元系活活度计算算的吉杜方程程。2、简述述炉渣氧氧化脱磷磷的热力力学条件件。3、简述述熔渣分分子结构构假说。4、用两两种以上上脱氧元元素进行行复合脱脱氧是否否一定比比其中任任一单一一元素脱脱氧效果果好，为为什么？5、简述述氧气转转炉吹炼炼过程脱脱碳速度度的变化化情况，写写出相应应的关系系式并说说明之。

7、6、从氧氧势图上上（）可可以得到到哪些信信息？三、试确确定原始始组成为为50%CO、20%O2、30%CO22的混合合气体燃燃烧后的的气相组组分的浓浓度。（10分）四、在115400时，Fee-C系系内碳的的溶解度度为5.2%，加加入硅22%后，碳碳的溶解解度下降降到4.6%。求求铁液内内硅对碳碳的相互互作用系系数：。（155分）五、在真真空感应应炉的氧氧化镁坩坩埚内熔熔炼含碳碳0.11%，含含铬188200%的不不锈钢返返回料，炉炉内真空空度为110-22100-3mmmHg。问问在16600时氧化化镁坩埚埚是否会会受到侵侵蚀？（15分）已知：合合金中碳碳的活度度系数ffc=0.2。2C+O

8、O2=2CCO 2MMg(gg)+OO2=2MMgO(g) C=CC 六、论述述双膜传传质理论论的基本本要点，试试用双膜膜理论简简要分析析渣钢反反应速度度。（220分）参考答案案一、解释释下列概概念（每每题5分，共共30分）1、偏摩摩尔量：就是在在恒温、恒恒压下溶溶液的广广度性质质g（U、H、V、S、G）对其其组分摩摩尔量的的偏微商商值。2、扩散散脱氧：在炼钢钢过程中中，根据据分配定定律钢液液中的O向向熔渣中中扩散，而而与加入入渣相中中的脱氧氧元素进进行的脱脱氧反应应称为扩扩散脱氧氧。3、硫容容量：炉炉渣容纳纳或溶解解硫的能能力，即即。4、化学学反应活活化能：在化学学反应中中，由普普通分子子变

9、成活活化分子子需要吸吸收的最最小能量量。5、炉渣渣：炉渣渣是火法法冶金中中以氧化化物为主主要成分分形成的的多组分分熔体。6、一次次夹杂物物：由于于脱氧产产物未能能完全排排出而残残留在钢钢中的夹夹杂物称称为一次次家杂物物。二、简要要回答下下列问题题。（每每题100分，共共60分）1 写出用于于二元系系活度计计算的吉吉杜方程程。答：二元元系吉杜方程程为：因为：可得：2 简述炉渣渣氧化脱脱磷的热热力学条条件。答：由炉炉渣脱磷磷反应可可知：由上述公公式可知知，为使使脱磷反反应进行行完全，必必要的热热力学条条件是：（1） 较高的炉炉渣碱度度；（2） 较高的氧氧化铁含含量；（3） 较低的熔熔池温度度；（4

10、） 大渣量。3 简述熔渣渣分子结结构假说说。答：熔渣渣分子结结构假说说要点如如下：（1） 熔渣是由由各种电电中性的的氧化物物分子及及它们之之间形成成的复杂杂化合物物分子组组成的理理想溶液液；（2） 各种氧化化物和其其形成的的复杂化化合物的的分子之之间存在在着生成成和分解解的平衡衡反应。（3） 熔渣中每每种氧化化物都有有两种不不同的存存在状态态，以简简单氧化化物分子子存在的的叫自由由氧化物物，以复复杂化合合物分子子存在的的叫结合合氧化物物。在熔熔渣的分分子结构构假说中中自由氧氧化物的的浓度等等于其活活度。4 用两种以以上脱氧氧元素进进行复合合脱氧是是否一定定比其中中任一单单一元素素脱氧效效果好，

11、为为什么？答：两种种以上脱脱氧元素素进行复复合脱氧氧比其中中任一单单一元素素脱氧效效果好。理由如下下：（2） 脱氧元素素共同存存在于钢钢液中，脱脱氧能力力有较大大的提高高；（3） 脱氧产物物是熔融融的，并并能促进进高熔点点氧化物物熔化，有有利于从从钢液中中消除出出去；（4） 能使容易易挥发的的钙、镁镁在钢水水中的溶溶解度增增加；（5） 能使夹杂杂物形态态和组成成发生变变化，有有利于改改善钢的的性能。5 简述氧气气转炉吹吹炼过程程脱碳速速度的变变化情况况，写出出相应的的关系式式并说明明之。答：氧气气转炉脱脱碳过程程可以分分为三个个阶段，吹吹炼初期期以硅的的氧化为为主，脱脱碳速度度较小；在吹炼炼中

12、期，脱脱碳速度度几乎为为定值；吹炼后后期，随随着金属属中含碳碳量的减减少，脱脱碳速度度也降低低。因此此，整个个脱碳过过程中脱脱碳速度度变化的的曲线形形成为台台阶形。各阶段的的脱碳速速度可以以写出以以下关系系式：第一阶段段：第二阶段段：第三阶段段：其中：kk1决定定于SSi及及熔池温温度等因因素的常常数； tt 吹炼时时间； kk2高速速脱碳阶阶段由氧氧气流量量所确定定的常数数； kk3碳含含量减低低后，脱脱碳反应应受碳的的传质控控制时，由由氧流量量、枪位位等决定定的常数数。6 从氧势图图上（）可可以得到到哪些信信息？答：（11）的关系系是直线线，直线线的斜率率是氧化化物生成成反应熵熵的负值值（

13、-）。当当反应的的为负值值时，直直线的斜斜率为正正，表明明氧化物物的稳定定性随温温度升高高而减小小。当反反应的为为正值时时，直线线的斜率率为负，表表明氧化化物的稳稳定性随随温度升升高而增增大。当当反应的的接近于于零时，直直线的斜斜率趋于于零，表表明氧化化物的稳稳定性不不随温度度而改变变。（2）在在已知温温度和气气相中氧氧的压力力时，可可以确定定金属或或氧化物物的稳定定性。（3）在在指定的的温度下下可以比比较各种种氧化物物的相对对稳定性性。（4）可可以确定定CO/CO22或H2O/HH2混合气气对金属属的氧化化还原作作用。三、试确确定原始始组成为为50%CO、20%O2、30%CO22的混合合气

14、体燃燃烧后的的气相组组分的浓浓度。（10分）解：取1100mm3的混合合气体为为计算基基础。该体系内内的反应应为：22CO+O2=2CCO2可知COO与O2反应的的摩尔量量比为22：1。因此此20mm3的O2和40mm3的CO反应应，形成成40mm3的CO2，而原原始组成成中500m3CO中，剩剩余100m3CO，而而氧气则则全部反反应。故平衡气气相的总总体积为为：100m3CO+70mm3 COO2。因此，燃燃烧后的的气相平平衡成分分为：CO=110/8801100%=122.5%CO2=70/801000%=887.55%四、在115400时，Fee-C系系内碳的的溶解度度为5.2%，加加

15、入硅22%后，碳碳的溶解解度下降降到4.6%。求求铁液内内硅对碳碳的相互互作用系系数：。（155分）解：铁液液中碳的的溶解反反应为：反应的平平衡常数数。标准态相相同时，FeC系和FeCSi系的平衡常数应相等。即：假定在002%Si浓浓度范围围内，成成线性关关系，可可得：五、在真真空感应应炉的氧氧化镁坩坩埚内熔熔炼含碳碳0.11%，含含铬188200%的不不锈钢返返回料，炉炉内真空空度为110-22100-3mmmHg。问问在16600时氧化化镁坩埚埚是否会会受到侵侵蚀？（15分）已知：合合金中碳碳的活度度系数ffc=0.2。2C+OO2=2CCO 2MMg(gg)+OO2=2MMgO(g) C

16、=CC 解：因为为2C+OO2=2CCO 22Mg(g)+O2=2MMgO(g) C=CC 因此可得得MgOO被侵蚀蚀的反应应为：2Mg(s)+C=Mgg(g)+COO 其中：在18773K时时可以求求得=11351183.52JJ，则：求得：KK=1.7110-44PCO=1.884110-33atmm=1.4mmmHg反应析出出气体的的压力为为PMg+PCO=22.8mmmHgg，此值值远大于于炉内的的压力110-22100-3mmmHg，所所以反应应能够进进行，坩坩埚会被被侵蚀。六、论述述双膜传传质理论论的基本本要点，试试用双膜膜理论简简要分析析渣钢反反应速度度。（220分）答：1.双膜

17、传传质理论论的基本本要点如如下：（1） 在两个相相（液-液、气气-液）的的相界面面两侧都都有一层层边界薄薄膜，这这层薄膜膜对物质质从一相相进入另另一相建建立了基基本的传传质阻力力。（2） 在两层薄薄膜之间间的界面面上处于于动态平平衡。（3） 每相中组组元的扩扩散质流流（j）或其中：，（4） 薄膜中的的流体是是静止不不动的，不不受流体体体内流流动状态态的影响响，各相相中传质质独立进进行，互互不影响响。2渣钢钢反应速速度的分分析对如下渣渣钢反应应：AA+(BZ+)=(AZ+)+B在钢液膜膜的一侧侧的扩散散质流：（1）在渣膜的的一侧的的扩散质质流：（2）如果界面面上化学学反应速速度很快快，界面面上的反反应达到到动态平平衡，则则：（3）由于界面面两侧为为稳态传传质，故故组元AA在两膜膜中的扩扩散质流流应相等等。即：（4）（5）（6）（7）可得：（8）当界面化化学反应应速度比比渣、钢钢两相中中的传质质速度快快得多时时，反应应总速度度由（88）式决决定。当当界面化化学反应应速度与与渣钢两两相中的的传质速速度相差差不很大大时，必必须考虑虑界面化化学反应应速度对对总速度度的影响响。