冶金物理化学答案
【篇一：北京科技大学 冶金物理化学 模拟三套卷及答
案】
试题编号： 试题名称：冶金物理化学 一．简答题（每题7分，共70分）
1. 试用热力学原理简述氧势图中各直线位置的意义。 2. 简述规则溶液的定义。
3. 简述熔渣分子结构理论的假设条件。
4. 已知金属氧化反应方程式（1）、（2）、（3），判断三个方程式中，哪个m是固相，
液相，气相？确定之后，计算m的熔点和沸点。已知 5. 简述三元系相图的重心规则。
6. 试推导当o2在气相中的分压小于0.1pa时硫容量的一种表达式。 7. 试写出熔渣cao-sio2的光学碱度的表达式。
8. 推导在铁液深度为h的耐火材料器壁上活性空隙的最大半径表达式。
9. 简述双膜传质理论。
10. 试推气固相反应的未反应核模型在界面化学反应为限制环节时的速率方程。
二．计算题（30分）
在600℃下用碳还原feo制取铁，求反应体系中允许的最大压力。 三．相图题（25分） 1） 标明各相区的组织。
2） 分析x点的冷却过程，画出冷却曲线，并用有关相图的理论解释。
四．对渣-钢反应 [a] +(b2+) = (a2+) + [b] （25分）
(1) 分析该反应有几个步骤组成。 (2) 如改变上述反应体系的搅拌条件能引起反应速度的变化，试问界面反应和传质步骤哪个是控速环节。
北京科技大学2012年硕士学位研究生入学考试模拟试题（二） 试题编号： 试题名称：冶金物理化学 一．简答题（每题7分，共70分）
1. 对于有溶液参加的化学反应，当组元[i]的活度以不同标准态计算时，对下列各热力学参
数的数值是否有影响？
（2） 化学反应的标准平衡常数 （3）
（7） [i]组元的平衡浓度
2. 试写出二元g-d方程的一种表达式。
3. 试写出多元系铁溶液中组元i的相互作用系数的表达式。 4. 简述熔渣分子结构理论的假设条件。
5. 简述溶液组份活度以1%溶液的浓度为标准态的定义，并说明其在冶金物理化学中的作 用。
7. 对串联反应a c ，分别描述反应达到稳态和准稳态的条件？ 8. 试举例说明气液相反应动力学在冶金中应用的一个实例。
9. 试描述多相反应动力学基本方程中的传质系数kd的可能的形式。 10. 简述表面更新理论。
二．（25分）炉渣组成如下（质量百分数）： 组元 cao mgosio2 mnofeofe2o3 cr2o3 深度 31.524.36 8.141.7140.25 8.78 5.24 mr 56.1 40.3 60.070.971.9159.8151.0 试计算1600℃时，炉渣中feo的活度。
四．（30分）对于气固反应a(g) + bb(s) = gg(g) + ss(s) 1) 画出未反应核模型的示意图，并描述反应步骤；
2）推导气体反应物在固体产物层中的内扩散为限制环节时的速率方程（假设界面化学反应为不可逆反应）
北京科技大学2012年硕士学位研究生入学考试模拟试题（三） 试题编号： 试题名称：冶金物理化学 一．简答题（每题7分，共70分）
1. 对于纯金属m在铁液中的溶解反应m = [m] ,当[m]以1%溶液为标准态时，推导其标准
溶解吉布斯自由能的表达式。
2. 试写出多元系铁溶液中组元i的相互作用系数的表达式。 3. 用热力学原理简要描述熔渣的氧化还原能力。 4. 简述三元系相图的切线规则。 5. 试写出硫容量的一种表达式。
7. 试用膜理论描述反应2[mn] + (sio2) = 2(mno) + [si]的动力学机理。
8. 试写出多相反应动力学的基本表达式，并解释每项的物理意义。 10. 为什么在单一的铁溶液相中碳-氧反应很难形成co气泡？ 二．（25分）对如下相图
试分析m1点冷却过程分析，并画出冷却曲线。
三．（25分）将含w[c] = 3.8%,w[si] = 1.0%的铁水兑入转炉中，在1250℃下吹氧炼钢，假定气体压力为100kpa，生成的sio2
为纯物质，试问当铁水中[c]与[si]均以纯物质为标准态以及均以1%溶液为标准态时，铁水中哪个元素先氧化？
sisic已知：ecc = 0.14，ec= 0.08，esi = 0.11，esi = 0.18 -3-4233
北京科技大学2012年硕士学位研究生入学考试模拟试题答案（一） 一．简答题（每题7分，共70分）
1. 试用热力学原理简述氧势图中各直线位置的意义。
答: 氧势图中，各直线位置有高有低，1）直线位置越低，则氧化物越稳定，越难被还原；2）同一温度下，几种元素同时与氧相遇，则位置低的元素最先氧化；3）低位置的元素可将高位置的元素形成的氧化物还原。
用热力学理论来解释：
【篇二：2013年冶金物理化学考研试题】
=txt>2013年硕士学位研究生入学考试试题
============================================================================================================= 试题编号： 809 试题名称冶金物理化学 （共 7 页） 适用专业： 冶金工程 、冶金工程（专业学位） 说明： 所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。 考试用具：无存储功能计算器。
============================================================================================================= 此试卷包含两部分：其中第一部分适用于冶金工程（不含生态学）考生，第二部分仅适用于生态学考生。 第一部分（适用于冶金工程不含生态学考生）
1、简要回答下列问题（第1-8小题每题7分，第9小题14分，共70分）
1）当铁液中组元i的浓度趋于零时，试推导以纯物质标准态的活度及活度系数与以1%标准态的活度及活度系数的关系。 2）对如下反应
（sio2）+2[c]=[si]+2co(1)△g10=a1-b1t
0sio2，（s）+2[c]=[si]+2co(2) △g2=a2-b2t 在t≤1873k时，讨论△g10与△g20的关系。
3）用热力学原理分析氧势图（ellingham图）上，为什么标准状态下低位置的金属元素可以还原高位置的氧化物？
4）描述二元系规则溶液的活度系数的计算方法，并与wagner模型计算进行对比。
5）用分子理论模型简要描述如何解决cao-feo-sio2三元系高碱性炉渣溶液各
组元活度的计算，并写出各组元活度的表达式？
6）试用热力学原理证明，为什么化学反应△g0与温度t的关系为线性？其意义如何？
7）试推导多相反应动力学基本方程j?kd(cs?cb)，并解释每项的物理意义。
8）当用溶质渗透理论处理钢液中的脱碳反应时，假设气泡的半径为r，气泡在钢液中上浮速率为u，写出传质系数kd的表达式。
2、（25分）对如下相图，f点表示a-b-c三元系的熔体成分，其质量为mf。试分别回答以下的三个问题。
（1）能获得多少一次结晶的a？在获得该一次结晶的a过程中体系的自由度是多少？
（2）在二次结晶过程，液相组成由h→l变化时，达到l时，体系的组成如何?自由度是多少？获得多少固相，分别是什么? （3）三元共晶开始前，尚余多少液相？
3、（25分）已知炼钢炉渣组成及理论光学碱度如下： 1） 试计算该炉渣的光学碱度；
2） 试用完全离子溶液模型计算1600℃时炉渣中(cao)、(mno)、(feo)的活度及其活度系数。
3） 在1600℃下，若此时钢液中w[o]=0.058%， 试确定此渣的氧化还原性。
1）分析此过程脱除mn反应的机理及对可能的限制环节的确定？ 2）求mn在钢液边界层中的传质系数及钢液边界层的厚度。 第二部分(仅适用于生态学考生，其他考生不答此部分)
一、填空题（每空1分，共35分）
1 热力学第一定律的数学表达式为；若规定系统吸热为正，放热为负，系统得功为正，对环境作功
为负，如右图所示，一绝热、无质量、无摩擦 的活塞将与外界绝热的容器分为体积相等的左 右两室，室中均充有n、p1、t1的理想气体。 若右室中装有一电热丝，并缓慢通电加热右室 气体，于是活塞逐渐向左移动，此时，如以右
室气体为系统时，此过程的q（右）0，w（右）0；如以左室气体为系统时，则此过程的w（左） 0，q（左） 0。 2 对理想气体的单纯pvt变化过程，式dh?ncp,mdt适用于过程；而对于真实气体的单纯pvt变化过程，式dh?ncp,mdt适用于过程。
3 用一绝热隔板将绝热箱分成两部分，分别装有压力、温度均不相同的两种气体。当将隔板抽走后，气体便进行混合，若以整个气体为系统，则此混合过程的 q ， △u 0。
4 某一系统经历一过程之后，该系统在过程前后△h=△u的条件是=0。
8 有2mol理想气体的导热良好的带活塞气缸放在温度为400k的大热源中，当气体从状态1恒温不可逆膨胀到状态2时，从热源中吸收热量1000j，并对环境作了为同一温度下不可逆膨胀到相同终态的可逆功的一半，则系统在过程前后的△s（系），△s（环）△s（隔）（要求填入具体数值）。
9 稀溶液中的两个重要的经验定律拉乌尔定律和亨利定律的表示公式分别 和，它们的适用条件分别为，。 10 gibbs-helmholz公式微分形式为两不同温度下的积分式为 。
11在一定的t，p下，一切相变必然是朝着化学势的方向进行。 ,v一定???b(g)，a(g)的初始浓度为12 基元反应：a(g)?tca,0,当其反应掉1/3时
所需的时间为2s，a(g)所余下的2/3再反应掉1/3所需的时间为t= s; k。
13阿仑尼乌斯的定义式为：的定积分式为： 。
14 狭义的表面自由能的定义为当保持体系温度、压力、组成时，增加单位表面积，体系吉布斯自由能的变化，定义表达式为 。 15 弯曲
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