北京科技大学-809冶金物理化学【2014】考研真题
2023-06-20
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北 京 科 技 大 学
2014 年硕士学位研究生入学考试试题
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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。
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以下适合所有报考冶金工程专业的考生（但本科为生态学专业的
考生不做）
一、简要回答下列问题，每题 10 分（共 70 分）
1．对于等温方程式
lnG RT K
，方程式的左边和右边是描述同一个状态
吗？如果是写出所描述的状态，如果不是，分别写出所描述的状态都是什么？
它们之间的关系如何？
2. 在Ellingham 图中，试用热力学原理分析，冶炼不锈钢去碳保铬在标态和非
标态的最低温度（假设 pCO=1）？
3. 已知 Fe-Co 是一个二元正规溶液，证明在全浓度范围内，其摩尔混合焓与以
纯物质为标准态的活度系数之间的关系为
,ln
mix i m i
H RT
（其中，i=Fe,Co）
4. 对于熔渣反应
2 2
2( ) 2( )
1 1
( ) ( )
2 2
g g
S O S O
,试推导熔渣硫化物容量 Cs 的表
达式，并讨论其在冶金中的意义？
5. 试证明：在 1900K 的温度下，Fe-Ni 二元系溶液中,若 Ni 的浓度在满足亨利
定律的范围，则铁液中以纯 Ni 为标准状态的 Ni 的活度系数
Ni Ni
。
6. 试解释
( )
d s b
J k C C
和菲克第一定律
dC
J D dx
所表达的传质通量的物理
意义的区别和联系？
7. 下图是描述气/固反应式为 A(g) + bB(s) = gG(g) + sS(s) 的未反应核模型在某一步为
控速环节的几何表达。试回答下述问题：
2
1）该图所表达的控速环节是哪一步？
2）试推导该图所表达的控速环节的速率方程。
二、（25 分）已知炼钢炉渣组成如下：
组元 CaO SiO2MnO MgO FeO Fe2O3P2O5
)(iw
27.60% 17.50% 7.90% 9.80% 29.30% 5.20% 2.70%
其中，MFeO=72 MMnO=71 MCaO=56 MMgO=40 MSiO2=60 MP2O5=142 MFe2O3=160
已知：钢液中其他成分为 w[Si]=0.1%，w[O]=0.06%。
C
C
e
= 0.14，
Si
C
e
= 0.08，
C
O
e
=-0.34
( ) [ ] [ ]FeO O Fe
121010 52.35G T
[ ] [ ]O C CO
22200 38.34G T
假设：渣中存在的复杂氧化物为 2CaO·SiO2、CaO·Fe2O3、4CaO·P2O5。
计算 1600℃时，用此炉渣能否脱除 w[C]=0.5%钢液中的碳。
三、（25 分）在如下相图中的 m点，其质量为
m
W
。往其中添加质量为
1
2m
W
的
纯物质 A后，形成新的溶液。试回答下列问题：
1）分析所形成新溶液体系的冷却过程；
2）在冷却中能获得多少一次结晶的 A和二次结晶 A？
3
四、（30 分）搅拌法是使用 CaO 对铁水脱 S一种常用方法，若铁水温度为
1400℃。已知：
1）渣-铁界面上 S的平衡浓度为 0.01％；
2）S在铁水中的扩散是脱 S反应的限制环节；
3）
m
sm
V
A
=0.43cm2·cm-3, D(s)=4×10-5cm2·s-1,
m
=0.03cm，其中，
Vm和Am-s
分别为铁水体积和铁-渣界面积，
m
和D(s) 分别为铁渣界面靠近铁水一侧有
效边界层厚度和硫在铁水中扩散系数。
试求：1）写出脱硫反应，并分析脱硫反应的机理；
2）铁水中的[S]含量从 0.10％降至 0.02％所需的时间；
3）由反应动力学的原理讨论对脱硫反应速率的主要影响因素。
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1北京科技大学2014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。==============================================================================================...
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