2018年武汉科技大学考研专业课814冶金原理2018统招-A及答案.doc

1、姓名：报考专业：准考证号码：密封线内不要写题2018年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题科目名称：冶金原理（A卷B卷）科目代码：814考试时间：3小时 满分 150 分可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释(共 5 小题，每小题 3分，共15分)1、理想溶液2、化学势3、包晶反应4、碱性氧化物5、氧化渣二、简述题(共 10 小题，每小题 6 分，共 60 分)1、 如何利用等温方程式判定化学反应的方向。2、请分别描述拉乌尔定律及亨利定律。3、给出分子扩散的定义以及菲克第

2、一定律表达式？4、钢水脱硫反应应该采用什么动力学模型进行描述，此反应由那些环节组成？5、熔渣中4个组元：CaO、TiO2、Na2O、MnO, 请说明酸碱性强弱顺序。其中光学碱度大于1的氧化物是哪一个？6、在CaO-SiO2-Al2O3熔渣系中，Al2O3浓度增大对SiO2的活度会有什么影响？ 7、凝聚态氧化物MO2（s）的氧势越小，MO2（s）是否越稳定？在氧势图中其氧势线向下转折的原因是什么？8、炼钢脱硫的有利热力学条件“三高一低”分别指什么？ 9、改写成离子方程式：（1）2（FeO）+Si=2Fe+（SiO2），（2）2C+（SiO2）= 2CO+Si10、请说明在熔渣分子结构理论中，自由

3、氧化物的摩尔浓度与其活度的关系，并说明理由？三、看图分析题（20分）如图中OhPN实线为二元溶液A-B中溶质组元B的蒸气压(pB)随摩尔分数浓度(xB)变化的关系曲线（0 xB 1）， P为该曲线上任一点。当xB减小时，P点逐渐向H点靠近；当xB减小到一定程度（或xB 0）时，P点与H点重合，此时在图中以h点表示。且已知纯B的蒸气压为，按照亨利定律假想纯B的蒸气压为。回答下列问题：1、（8分）请说明该溶液的拉乌尔线和亨利线分别与图中哪条线对应，并指明判断依据；2、（4分）请用图上现有或另行标记线段长度表示=？，=？3、（4分）请用图上线段表示P点位置时下列活度与活度系数的值：aB(R), gB

4、, aB(H), fB(H)。4、（4分）利用图形中有关线段的比值关系证明：gB / fB(H) = gB0四、相图分析题（共27分）1、（7分）在右图空白处标出各个区域的相组成。2、下图为具有一个二元不稳定化合物的三元系相图，看图在答题纸上回答问题：1）（4分）在下图中示意性的补画出BC边二元相图。2）（6分）分别写出P、E点发生的相变反应名称及反应式。3）（6分）图中物系点S、R的初晶物质、最终结晶产物各是什么？液相分别消失于什么位置？4）（4分）画出图中物系点Q的冷却曲线。五 推导题（15分）渣-铁界面反应 M（FeO）（MO）Fe H01、写出平衡常数K的表达式；2、基于K的表达式，写

5、出M在渣-铁间分配比LM(%MO) / %M的表达式（设fM1）；3、基于LM的表达式，说明采取哪些措施有助于将M从铁液中去除（MO为酸性氧化物）。六 推导题（共13分）利用固体电解质电池测定某钢液的氧含量，电池结构为：Mo| Cr（s）+Cr2O3（s）|ZrO2(MgO)| OFe |Mo在温度为T K时，测得电池的电势为E V。另外，可查到下述反应的基本热力学数据：2Cr(s)3/2O2Cr2O3(s)，J/mol；（1）1/2O2O1%，J/mol（O以质量1溶液为标准态）（2）试利用上述数据推导温度为T K时钢液中氧的质量分数wO的计算公式（假设固体电解质为纯氧离子导体，要求写出电极

6、反应、电池反应、相关公式，所需其他量自行定义）。A卷参考答案及评分标准一、 名词解释(共 5 小题，每小题 3分，共15分)1、理想溶液: 在全部浓度范围内服从拉乌尔定律的溶液称为理想溶液，理想溶液各组分的活度等于其摩尔分数。2、化学势：组元B的偏摩尔吉布斯自由能GB称为组元B 的化学势B3、包晶反应：液相和固相反应生成另外固相的反应4、碱性氧化物：熔渣中能离解出氧离子的氧化物5、氧化渣：能向金属液提供溶解氧，从而氧化金属液中溶解元素的熔渣二、简述题(共 10 小题，每小题 6 分，共 60 分)1、化学反应的等温方程式=0+RTlnJ，当0时反应向正向进行，0时反应向逆向进行，=0时，反应处

7、于平衡状态。2、拉乌尔定律：在溶液中当组分B的xB趋向于1时，它的蒸气压与其浓度xB成线性关系：pB=pb*xB亨利定律：在溶液组分B的浓度趋近于零的所谓稀溶液中，组分B 的蒸气压与其浓度xB成线性关系：pB=kH（x）xB3、分子扩散是体系中物质质点由于热运动而自动迁移、浓度均匀化的过程。分为自扩散和互扩散。 4、此反应利用双膜理论进行分析，反应环节包括反应物向反应界面的扩散、界面化学反应、生成物从反应界面离开向各自液相内的扩散。5、碱性由强到弱顺序：Na2O CaOMnOTiO2，其中Na2O的光学碱度大于1。6、熔渣高碱度时，Al2O3浓度增大，SiO2的活度增大，熔渣低碱度时，Al2O

8、3浓度增大，SiO2的活度减小。7、是的，氧势越小越稳定。氧势线转折向下的是因为生成物MO2（s）发生吸热相变，或者反应物M（s）发生放热相变（写出任意一个原因即可）。8、高温、高碱度、大渣量、低氧化性。9、（1）2(Fe2+) +4(O2-) +Si =2Fe+ (SiO44-) (2) 2C+ (SiO44-)=2 CO+Si+2(O2-)10、自由氧化物的摩尔浓度与其活度相等，因为分子结构理论是把熔渣看成理想溶液。三、看图分析题(20分)(1)（8分）拉乌尔线：ON; 亨利线：OU; 拉乌尔线在高浓度与实际溶液重合，而亨利线在低浓度与实际溶液重合。(2)（4分）=MN；=MU(3) （4

9、分）aB(R)=PQ/NM或PQ/，gB=PQ/RQ，aB(H)=PQ/UM或PQ/;fB(H)=PQ/HQ(4)（4分）因为gB0=UM/NM或/，而gB/fB(H)=(PQ/RQ)/(PQ/HQ)=HQ/RQ=UM/NM= gB0四、相图分析题（共27分）1、相区标注略2、1）略 2）P点 包晶反应：L+C=A+DE点 共晶反应：L=A+B+D 3）S点的初晶产物为A，最终结晶产物是A和D，液相消失于P点。R点的初晶产物为D，最终结晶产物是A、B、D，液相消失于E点 4）略五、推导题（15分）1) K=aMO/( aFeO aM)=rMO.n.(%MO)/( aFeOfM%M);2) LM

10、=(%MO)/ %M=K aFeO/ rMO K=K/n3) 因 H0，所以 温度，K ，LM，有利于除M; 因 MO为酸性，所以 R，rMO，LM ，有利于除M;aFeO，LM，有利于除M。六 推导题（共13分）电极反应：负极（左极）（2分）： O2-1/2O22e，2/3Cr（s）1/2O21/3Cr2O3（s）即2/3Cr（s）O2-1/3Cr2O3（s）+2e正极（右极）（2分）：O2e=O2-电池反应（2分）： 2/3Cr（s）O 1/3Cr2O3（s）Cr2O3（s）、Cr（s）以纯物质为标准态，而O以质量1溶液为标准态，则（2分）又（2分）（2分），而（1分）则据上式可求出钢液中氧的质量分数wO。第 6 页 共 6 页