冶金物化样题

2008博士学位研究生入学考试样题

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一、(50分)

1．写出混合过程基本方程，并说明每项的物理意义。

2．利用齐函数的原理证明吉布斯-杜汉姆方程。

3. 简述活度的相互作用系数的统计意义。

4. 试比较二元系Darken二次型与正规溶液的表达式，并简要叙述各自所代表的意义。

5．试讨论液-液反应的双膜理论在界面化学反应很快时的情况，并讨论其在冶金中的应用？ 

6. 分别简述拜尔法和烧结法生产氧化铝的基本反应，以及二者与原料铝硅比的关系。

7. 白云石（MgO•CaO）和MgO均可为炼镁原料，简述皮将法炼镁工艺原理并据此确定其应选何种原料。

8. 设在623K温度下进行铅的加硫除铜精炼，问铅中的铜最多可降低至多少？已知： 4[Cu]Pb + S2 = 2Cu2S(s) ，  ΔG01 = -317566 + 101.04T  Jmol-1

2[Pb] + S2 = 2[PbS]Pb ，    ΔG02 = -279742 + 134.93T  Jmol-1

623K时铜在铅液中的饱和浓度为0.3%(原子)，铜的原子量63.55，铅的原子量207.2。

9. 某溶液中含Fe3+ 10mg，将其萃取入某有机溶剂时，分配比D = 99。问用等体积溶剂萃取1次和2次后，剩余Fe3+量各为多少？

10. 用CO还原固态ZnO，试问在101325Pa和1000℃条件下，是否有液态Zn产出？已知：

ZnO(s) + CO = Zn(g) + CO2 ，ΔG0 = 186570 – 117.25T  Jmol-1

Zn(l) = Zn(g) ，            log pZn0 = (- 5596/T + 4.7)×101325Pa

已知：ε0Fe2+/Fe = - 0.44V，ε0Zn2+/Zn = - 0.763V。

二（20）

1．一个30 吨电炉, 钢水深度50cm, 1600C时钢-渣界面上与钢渣相平衡钢水中金属锰含量为0.03%(质量分数), 氧化期加矿石沸腾时锰氧化属于钢液边界层内传质控速。已知钢液原始[Mn]为0.3%(质量分数), 经过30分钟钢液中锰含量降至0.06%(质量分数)，钢-渣界面积等于钢液静止时的2倍。

（1）写出锰氧化的反应步骤；

（2）求Mn在钢液边界层中的传质系数。

2．金属钛生产所用原料四氯化钛(TiCl4)可由金红石(TiO2) 氯化获得，试计算由金红石（TiO2）（假设不含有其它杂质）生产一吨四氯化钛(TiCl4)的理论氯气消耗量，并从反应原理上说明加碳的作用。已知：

    反应    ∆G0 / J mol –1    温度 / K

Ti + 2 Cl2 (g) == TiCl4 (g)    -759000 + 121.4 T    409 – 1940

Ti + O2 (g) == TiO2 (s)    -943490 + 179.08 T    298 – 1940

C(s) + O2(g) == CO2 (g)     -395390 + 0.08 T    298 – 3400

三．论述题（30分）。

1．试在LF过程中设计一种脱硫剂脱硫，试用物理化学原理分析影响脱硫的因素，如何将硫脱到最底？