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1、中南大学冶金原理题库第一篇冶金熔体第一章概述1 什么是冶金熔体？它分为几种类型？2 何为熔渣？简述冶炼渣和精炼渣的主要作用。3 什么是富集渣？它与冶炼渣的根本区别在哪里？4 试说明熔盐在冶金中的主要应用。5 熔锍的主要成分是什么？6 为什么熔盐电解是铝、镁、钠、锂等金属的惟一的或占主导地位的生产方法？第二章 冶金熔体的相平衡1 在三元系的浓度三角形中画岀下列熔体的组成点，并说明其变化规律。X: A 10% , B 70% ,C 20%;Y: A 10% , B 20% ,C 70%;Z: A 70% , B 20% ,C 10%;若将3kg X熔体与2kg Y熔体和5kg Z熔体混合，试依据杠
2、杆规则用作图法和计算法求出混合后熔体的组 成点。2 试找出图 2-44所示的三元系相图中的错误，说明原因并更正。3 .图2-45是生成了一个二元不一致熔融化合物的三元系相图(1 )写岀各界线上的平衡反应；(2) 写出P、E两个无变点的平衡反应；(3 )分析熔体1、2、3、4、5、6的冷却结晶路线。4 某三元系相图如图2-46中所示，AmBn为二元不一致熔融化合物。试分析熔体1、2、3的冷却结晶过程。5 .图2-47为生成一个三元化合物的三元相图，(1 )判断三元化合物N的性质；(2 )标出边界线的温度降低方向；(3) 指出无变点K、L、M的性质，写出它们的平衡反应；(4 )分析熔体1、2的冷却
3、过程。6 试分析图 2-23熔体3、4、5、6的冷却过程。7 试根据 CaO-SiO2-A12O3 系相图说明组成为 (wB / %) CaO 40.53 , SiO2 32.94 , A12O3 17.23 , MgO 2.55 的熔渣冷却过程中液相及固相成分的变化。8 .试根据图2-30绘制CaO- A12O3- SiO2三元系1500 C时的等温截面图。9 .给出CaO-SiO2-FeO系相图中1500 C的等温截面图，标出各相区内的相平衡关系。组成为(wB / % ) CaO 45、SiO2 25、FeO 20的熔渣在此温度下析出什么晶相？怎样才能使此熔渣中的固 相减少或消除？10假定
4、炉渣碱度为=2。在1600 C下，当渣中含FeO 58% (wB )时，炉渣是否全部处于液态？如果炉 渣碱度不 变，因脱碳反应渣中FeO含量降至20% (wB )，在此温度下熔渣中是否有固相析出？若有固相析 出，试确定其组成。 11根据 CaO-SiO2-FeO系相图，指出下列组成(wB / % )的熔体冷却时，首先析出什么物质？冷却结晶 结束后的固相物质是什么？(1 ) CaO 15、FeO 25、SiO2 60 ；(2)(3)(4) CaO 40、FeO 40、SiO2 20 ；(5) CaO 10、FeO 55、SiO2 35 ；CaO 60、FeO 10、SiO2 20 ；(6) Ca
5、O 20、FeO 45、SiO2 35 ；CaO 5、FeO 80、SiO2 15 ；(7) CaO 30、FeO 65、SiO2 5 ； (8) CaO 75、FeO 10、SiO2 15。12 如何正确判断无变点的性质？它与化合物的性质和界线的性质有何联系？如果某三元系中只生成了生 成一致熔 融化合物，该体系中有可能出现转熔点吗？13 在分析三元系相图时，用到过哪几个规则？试简述这些规则并用图表示之。14 试用几何方法证明浓度三角形的等比例规则。15 试说明绘制三元系状态图的等温截面图的主要步骤。16 .在进行三元系中某一熔体的冷却过程分析时，有哪些基本规律？第三章冶金熔体的结构1 试分析
6、Ba-O、Al-O键的性质。2 .计算CaO、MgO、FeO、MnO、ZnO、Cr2O3、Ti02、P2O5等氧化物中Me-O键的离子键分数，并比较这些 氧化物离解为简单离子的趋势。3 .已知熔渣成分为(xB / % ) MnO 20、CaO 50、SiO2 30。试分别用捷姆金和弗鲁德理想离子溶液模型计算渣中MnO的活度。4 .某炉渣的成分为（ wB / % ） FeO 13.3 、MnO 5.1、CaO 38.2 、MgO 14.7、SiO2 28.1、P2O5 0.6。分别用捷姆金和弗鲁德理想离子溶液模型计算渣中FeO的活度。5 .已知K1仁0.196。利用马森模型计算=0.2的PbO-
7、SiO2二元熔体中PbO的活度。6如何判断离子熔体中阳离子与阴离子间作用力的大小？7 为什么对于同一种金属，其低价氧化物呈碱性而高价氧化物呈酸性？8.金属的熔化熵和熔化热远小于其蒸发熵和蒸发热，这说明液态金属在什么方面更接近于固态金属？为什么？9 熔体远距结构无序的实质是什么？10 试比较液态金属与固态金属以及液态金属与熔盐结构的异同点。11.熔盐熔化时体积增大，但离子间的距离反而减小，为什么？12 简述熔渣结构的聚合物理论。其核心内容是什么？13 熔体的聚合程度是如何表示的？它与熔体结构有何关系？14 .简要说明硅酸盐熔渣中桥氧、非桥氧和自由氧的关系？15 .试简要说明当硅酸盐熔渣的O/Si
8、比逐渐增大时，熔体中自由氧的含量、低聚物数量和 NBO/T值的变化趋势。16 捷姆金理想离子溶液模型通常只对强碱性渣有较好的适用性，为什么？第四章 冶金熔体的物理性质1 .利用CaO-FeO-SiO2系熔渣的等密度曲线图（图4-8 ）说明CaO含量一定时FeO含量对熔渣密度的 影响。2 试利用熔渣的等粘度曲线图（图4-12 ）估计组成为（wB / %）CaO 38.0、SiO2 38.39、A12O3 16.0,MgO 2.83的高炉渣在1500C时的粘度。如果将温度提高到1900P ,此熔渣的粘度降低到多大？3 试利用加和性规则计算 1400 C时，组成为（wB / % ） CaO 35、S
9、iO2 50、A12O3 15的高炉渣的表面 张力，并与由等表面张力曲线图所得的结果（图 4-23 ）进行比较。4 用加和性规则计算1400 C时，组成为（wB / % ） CaO 30、SiO2 20、FeO 50的炉渣的表面张力，并 与根 据图 4-24的等表面张力曲线图所得的值进行比较。5 .试计算800OC的铝液、1200OC的铜液和1650OC的铁液的粘度。有关数据见下表：金属 熔点/ Ch / 10-3Pa s-Ah / 10-3Pa s-Eh / kJ mol-1Al6601.180.149216.5Cu10844.100.300930.6Fe1536 4.950.3699 41
10、.46 实验测得组成为（wB / % ） : CaO 42.5、SiO2 42.5、MgO 9.5、A12O3 5.5的熔渣在不同温度下的粘度如下 表。试求岀粘度与温度的指数方程及粘流活化能。1350140014501500 h / Pa s-11.633001.341.090.91 0.757 .某熔渣的组成为( wB / % ): CaF2 80 、CaO 10、A12O3 10 。实验测得此熔渣在不同温度下的电导率 如下表所 示，试求岀电导率与温度的关系式及电导活化能。t / C 150015501600 165017001750k / 10-2S m-13.1553.508 3.873
11、4.2564.656 5.0708 .高炉低钛渣的成分为( wB / % ): TiO2 2.0 、CaO 46.11 、SiO2 35.73、MgO 3.99、A12O3 9.99 。用毛 细管法 测得渣中硫的扩散系数如下表：t / C 135014001450 15001550D / 10-9m2 s-11.692.423.404.696.35试求硫的扩散系数与温度的关系式及扩散活化能。9 .根据 CaO-A12O3-SiO2 系熔渣的等粘度曲线图 (图 4-12 )讨论碱度分别为 0.2 和 1.0 时，增大 A12O3 含量对 熔渣粘度的影响，并解释其原因。10 .什么是熔化温度？什么
12、是熔渣的熔化性温度？11何为表面活性物质？哪些元素是铁液的表面活性物质？12 实验发现，某炼铅厂的鼓风炉炉渣中存在大量细颗粒铅珠，造成铅的损失。你认为这是什么原因引起 的？应采 取何种措施降低铅的损失？第五章冶金熔体的化学性质与热力学性质1 .一工厂炉渣的组成为( wB / % ): SiO2 44.5、CaO 13.8 、FeO 36.8、MgO 4.9。试计算该炉渣的碱度 和酸度。2 .已知某炉渣的组成为( wB / % ): CaO 20.78、SiO2 20.50 、FeO 38.86、Fe2O3 4.98 、MgO 10.51、 MnO 2.51、P2O5 1.67。试用四种不同的碱
13、度表达式计算该炉渣的碱度。3 .利用 CaO-SiO2-A12O3 系等活度曲线图求 1600 C 时组成为( wB / % ): CaO 26、SiO2 43、MgO 4、 A12O3 20、P2O5 7的熔渣中SiO2和A12O3的活度。4 .利用CaO-SiO2-A12O3系等活度曲线图求1600oC时，碱度为1、SiO2含量为3060 (wB / % )的熔渣中 SiO2的活度，绘出SiO2活度与其含量的关系图。5 .已知某熔渣的组成为( wB / % ): CaO 35、 SiO2 20、 FeO 20、 Fe2O3 4、 MgO 5、 MnO 8、 P2O5 8。 试利 用CaO-
14、FeO-SiO2系等活度曲线图求1600。时渣中FeO的活度及活度系数。6 已知某熔渣的碱度为2.5、xFeO为15%。试利用CaO-FeO-SiO2系等活度曲线图求1600 C时此熔渣 中FeO 的活度及活度系数。7 什么是熔渣的碱度和酸度？8 .熔渣的氧化性是如何表示的？9 .熔渣的氧化性主要取决于渣中碱性氧化物的含量，这种说法对吗？为什么？10 为什么可以用全氧化铁量表示熔渣的氧化性？利用第 1 题的数据计算全氧化铁量。11 什么是硫容？为什么硫容可以表示熔渣吸收硫的能力？12 为什么熔渣中的硫可以使硅酸盐熔渣中的硅氧阴离子解聚 ?第七章化合物的生成-分解反应1 已知反应Cd+O2=Cd
15、O(s) J mol-1 (10001379K)反应 Pb(l) + O2=PbO(s) Jmol-1(7601400K)试绘出其氧势线并比较CdO与PbO的相对稳定值。2试根据氧势图分析分别在1000 C和1800 C在标准状态下将MgO还原成金属镁时，可供选择的还原剂和600 C时将金属锌氧化成ZnO可供选择的氧化剂。3 试根据图7-2估算1073K时，当系统中分别为10-3 , 101 , 103时，系统中的值。4 试参照本书对图 7-2 标尺的解释方法对该图的标尺进行解释。5试解释氧势图上 Na2O、MgO的-T线上各转折点的原因。6现要求在 CO2-CO混合气体中在1600 C下将铁氧化，试根据图7-2找出气相中必要的比值。7试根据氯势图分析在标准状态下用氢作还原剂，可将那些氯化物还原，金属锰能否将TiCI4还原得金属钛。8 试根据图7-2估算1073K时，当系统中分别为10，103，105时系统的值。9已知 Ti-O系的平衡图如图7-10，试分析1200 C时系统中氧的分解压与成分的关系
